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采用村田原始包裝技術(shù)的粒子篩選技術(shù)的石英晶體

來源：http://m.arucbtxo.cn 作者：億金電子 2019年04月03

石英晶體是一種電子元件,由于Q因子①高,可以產(chǎn)生任意和穩(wěn)定的頻率水晶空白.但是,當(dāng)粒子②堅(jiān)持晶振晶體表面的空白,這種高Q因子導(dǎo)致CI③的顯著增加因?yàn)轭w粒阻礙了坯料的振動,這可歸因于材料的壓電性能.如果其CI特性增加并且其特定CI值變得不可用,則諧振器可能在某些情況下停止振蕩.

在本文中,我們介紹了采用村田原始包裝技術(shù)的粒子篩選技術(shù)的石英晶體.村田制作所的原始粒子篩選技術(shù),村田晶振該技術(shù)可確保在生產(chǎn)過程中篩選出導(dǎo)致石英晶體特性劣化的顆粒附著的缺陷產(chǎn)品.

1.什么是石英晶體？

石英晶體是一種電子元件,它可以利用晶體材料的壓電特性將精密頻率信號傳輸?shù)絀C（微控制器）.對作為壓電材料的晶體坯料兩側(cè)的濺射沉積電極施加電場會引起振動;在AT切割諧振器中,施加的電場引起厚度剪切振動.對于包裝石英晶體,迄今為止通常使用氣密密封技術(shù),例如使用縫焊,玻璃焊接或焊接的技術(shù).然而,我們已經(jīng)開發(fā)出我們用于HCR的原始樹脂密封包裝技術(shù),其中金屬蓋和陶瓷基板用樹脂粘合劑密封（圖1）.

圖1.HCR的結(jié)構(gòu)圖

2.石英晶體中的粒子問題

當(dāng)顆粒附著在石英晶體坯料的表面上時,坯料的振動受到阻礙,CI值增加,如圖2所示,導(dǎo)致振蕩停止.我們對顆粒對石英晶體影響的研究揭示了CI特征變化的三個因素：（1）顆粒在晶體空白上的粘附位置,（2）顆粒類型,（3）粘附性（顆粒的粘附狀態(tài)或質(zhì)量).

圖2.顆粒附著力之前/之后的特性變化

（1）顆粒粘附位點(diǎn)對晶體空白的影響

將顆粒有意地粘附到晶體坯料上,并研究顆粒的粘附位置對CI特性的影響.結(jié)果表明,在晶體坯料中間有很大的效果,如圖3所示.晶體坯料中間振動位移最大的事實(shí)表明,中間的振動容易受到質(zhì)量的影響.如粒子.

圖3.顆粒粘附位點(diǎn)對CI特性的影響

（2）顆粒類型的影響

有兩種顆粒：有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒.有機(jī)顆粒的實(shí)例包括衍生自人體和纖維粉塵的那些.無機(jī)顆粒的實(shí)例是電極粉塵.在任何生產(chǎn)過程中,兩種類型的顆粒都以不可忽略的量存在.將有機(jī)和無機(jī)顆粒沉積在石英晶體,貼片晶振坯料上,研究各自對CI特性的影響.圖4顯示了結(jié)果.在該實(shí)驗(yàn)中,由無機(jī)顆粒引起的CI值增加小于由有機(jī)顆粒引起的CI值增加.我們推測無機(jī)顆粒和晶體坯料之間的小接觸表面區(qū)域阻礙了晶體駐波的傳播.

圖4.顆粒類型對CI特性的影響

（3）顆粒粘附的影響

當(dāng)顆粒附著在晶體表面時,接觸表面積和顆粒的附著力如何影響CI特性？我們調(diào)查了一下這個問題的答案.在以下兩種情況下檢查了對CI特性的影響：在一種情況下,完整的顆粒沉積在晶振晶體坯料上,而在另一種情況下,顆粒在沉積之前被壓碎,即,顆粒的粘附被改變了.當(dāng)顆粒被壓碎并由此增加晶體坯料的接觸表面積時,發(fā)現(xiàn)CI值顯著增加（圖5）.

圖5.顆粒粘附對CI特性的影響

發(fā)現(xiàn)無機(jī)顆粒的CI值的變化小于有機(jī)顆粒的CI值的變化.這可以通過無機(jī)顆粒中粘合性的較小變化來解釋,因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)抗變形性.CI值在無機(jī)顆粒中變化約10％.這可以通過在粘附到無機(jī)顆粒表面的痕量有機(jī)顆粒被破碎時可能發(fā)生的接觸狀態(tài)的微小變化來解釋.有機(jī)顆粒的粘附性如圖6所示.

圖6.無機(jī)顆粒的表面分析

為了研究顆粒對晶振晶體坯料的粘合性的影響,通過改變顆粒與晶體坯料之間的接觸表面的楊氏模量來進(jìn)行模擬. .圖7顯示了楊氏模量和CI變化之間的關(guān)系.接觸表面的楊氏模量越高,對CI值的影響越大.這種關(guān)系可以通過以下方式解釋：粘合性越高,即,接觸表面的楊氏模量越高,晶體振動傳遞到顆粒越容易.

圖7.接觸表面楊氏模量變化的影響

當(dāng)晶體的振動傳遞到顆粒時,顆粒的阻尼項(xiàng)（1/Qm）開始主導(dǎo)其他項(xiàng),從而阻礙振動并增加CI值.當(dāng)楊氏模量超過一定水平時,幾乎所有的振動都會傳遞給顆粒; 因此,CI值將接近取決于顆粒的阻尼項(xiàng)的恒定值.因?yàn)槿缟纤鲱w粒的影響很大,所以在我們的石英晶體生產(chǎn)過程中的封蓋過程之前包括過激發(fā)過程,如圖8所示.

圖8.流程序列

過激發(fā)過程是通過向晶體坯料施加高功率信號從而迫使坯料振動來從石英晶體坯料中抖落顆粒的過程.過激發(fā)過程可有效地振掉坯料振動位移較大的晶體坯料中間的顆粒,但在振動位移較小的區(qū)域無效; 在后一區(qū)域,過激發(fā)過程不能充分地抖落顆粒.因此,為了將產(chǎn)物與剩余顆粒分離,過度激發(fā)過程未能除去,在蓋密封過程之后對高溫處理過程進(jìn)行排序.

詞匯表

Q因素：	表示振蕩銳度的數(shù)字.它可以衡量頻率穩(wěn)定性.
粒子：	一分鐘的異物.
CI：	晶體阻抗的縮寫.它是石英晶體的特征.

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