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斯塔克石英晶体谐振器由来说明

来源：http://konuaer.net 作者：liss 2023年10月20

斯塔克石英晶体谐振器由来说明，以下是物理和超微型器件的电学特性低剖面AT切割石英晶体谐振器以及对其生产方法的概述。
AT切割石英晶体谐振器已经用于精密频率控制超过60年，是今天广泛使用的晶体类型。而传统的AT晶体是圆盘形的对较小组件的需求导致微型AT带材的开发。到满足制造商对较小的组件，Statek Corporation开发了一种超小型的低姿态SMD石英晶体作为CX-4家族的一部分产品。相比之下，CX-4只需要大约三分之一的土地面积CX-1和大约一半的土地CX-3的区域。（见表1和图1.）

微型产品生产中的一个关键因素石英晶体是生产具有所需尺寸的谐振器准确度和精密度[1]。更紧需要尺寸公差较小的谐振器（例如，保持适当宽长比）CX-4等超小型谐振器更加困难。利用光刻工艺制造石英晶体和晶片背板，质量超小型石英的生产晶体成为可能。光刻该工艺提供了精密的微机械加工和尺寸公差所需，并且晶片背板提供将金属精确沉积到最终所需的谐振器电极上频率调整[2]

在第二节中，我们概述了光刻用于制造晶体谐振器。在第三节中，我们将讨论使用晶片的最终频率调整背板。在第四节中，我们简要讨论谐振器的最终组装包裹最后，在第五节中，我们给出了电气特性一瞥成品超小型石英晶体谐振器。

典型的超小型AT坯料大约3.50毫米×0.63毫米。因为这个小尺寸，以获得可接受的产品产生2µm量级的公差是必需。而常规处理技术无法满足这一要求严格的公差要求，光刻工艺能够保持尺寸公差优于1µm。

光刻工艺从抛光石英晶片（1〃×1〃或更大）。这些晶片被化学蚀刻成预定频率，清洁，以及用铬薄膜和电子束真空沉积金系统（其他金属，如铝或可以使用银。）AT条形图使用光刻生成的照片口罩和双对准器和晶片的底表面对齐并同时曝光。水晶电极和探针焊盘图案由随后的光掩模定义步然后晶片是化学金属并蚀刻石英以形成单独的AT带。最后，顶部和底部安装焊盘使用孔连接在一起掩模和薄膜金属沉积[2]。斯塔克石英晶体谐振器由来说明.

CRYSTAL MODEL	PACKAGE (mm)	FREQUENCY RANGE (Click for Data Sheet)
CX20	2.5 x 1.2	16 MHz to 100 MHz
CX18	1.6 x 1.0	30 MHz to 100 MHz
CX17	4.8 x 3.0	12 MHz to 200 MHz
CX16	2.0 x 1.2	24 MHz to 100 MHz 32 kHz to 180 kHz
CX11	3.2 x 1.5	32 kHz to 240 kHz 14.7456 MHz to 250 MHz
CX11L	3.2 x 1.5	16 MHz to 250 MHz (Telemetry Crystal)
CX11LHG High Shock	3.2 x 1.5	16 MHz to 50 MHz
CX9HT High Temperature	4.1 x 1.5	32 kHz to 160 kHz 14 MHz to 250 MHz
CX4	5.0 x 1.8	30 kHz to 250 kHz 600 kHz to 1.4 MHz 14 MHz to 250 MHz
CX4HG High Shock	5.0 x 1.8	14 MHz to 50 MHz
CX4HT High Temperature	5.0 x 1.8	30 kHz to 250 kHz 600 kHz to 2.5 MHz 14 MHz to 250 MHz

一旦光刻工艺完成完整，我们的晶圆包含125个个体超小型AT SMD晶体谐振器如图2所示。每个谐振器通过两个物理连接到晶圆小型石英片将谐振器连接到晶片这允许对每个谐振器仍在晶片上。

而个体的频率晶片上的谐振器非常接近另一方面，变化可能多达1%。这种变化归因于晶片厚度的不均匀性（楔入），以及在较小程度上金属化。

晶片上的谐振器在它的生产使每个谐振器现在位于期望的最终频率之上。然后，使用晶片背板金沉积在每个电极上谐振器将其频率降低到这个最终频率[1]。

晶圆的用途和概念背板与通常的背板相似石英晶体谐振器封装—通过金的沉积。关键区别在于在晶片背板系统。使用谐振器已经在封装中背板可以达到的精度应用于谐振器受到谐振器的精度放置在包装中（除非图像使用识别系统）。使用谐振器仍在晶片上每个谐振器是固定的并且是已知的。

此外，在这两种情况下，黄金沉积在谐振器的电极上通过晶片中的一系列孔隙背板，露出谐振器的电极到金喷雾本身是一块石英晶片，使用与石英晶振相同的工艺晶片并使用相同的掩模图案其用于生成晶体晶片。因此孔径晶片是晶体的晶圆和两者的对准更好大于25µm。

作为每个谐振器在晶片是固定的和已知的，晶片背板系统可以探测每个使用晶片上的探针焊盘的谐振器然后自动每个背板单独谐振器.

在晶片上的所有谐振器调整到所需频率，每个拆除并安装在陶瓷中包裹此操作使用半自动装配设备出拳，从中捡起水晶晶圆，同时进行分配晶体封装上的导电环氧树脂。然后将晶体放置在晶体封装腔。（见图3。）然后，这个亚组装的晶体使用匹配的玻璃密封或陶瓷盖。

回想一下，贴片石英晶振晶体的孤立模式是电建模为与电感L1、电容C1和电阻R1。主要区别是什么超小型AT晶体brothers是较大的串联电阻R1较小的串联电容C1（两者都是由于电极[3]的面积越小）。在里面表2给出了电气参数对于三个不同频率的三个CX-4 AT晶体。使用这些值对于较大的CX-1对应物（未给出

这里），我们发现R1大约是2到3是其较大CX-1的阻力的两倍而C1大约是CX-1值的三分之一。