AT-CUT晶振對石英晶體做出的貢獻
來源：http://www.11ed.cn 作者：晶振廠家 2016年09月01
本文為金洛電子原創,嚴禁復制轉載!
市場上目前對于攜帶型電子產品所使用的表面黏著型電子零件，越來越期待能夠開發出更輕薄短小的制品。頻率控制組件之一的石英晶體也同樣進入輕薄短小的競爭紀元。石英晶體發展成表面黏著型之后，其耐熱性與沖擊性也更加提升。而這些功勞都歸功于AT CUT技術的突破。
什么是石英晶體?
水晶是SiO2的單晶，在電力與物理方面則是具有安定性的壓電物質。利用水晶安定的壓電效應與逆壓電效應來控制頻率的組件就稱為石英晶體。水晶的壓電效應是在1880年由法國的居里兄弟發現的，而1881年水晶的逆壓電效應更從實驗上得到確認。石英晶體就是利用水晶的「壓電效應」（在結晶板上施壓而在兩面生出逆極性的電荷）與「逆壓電效應」（在結晶板加上電極會產生機械性的歪曲并產生力量）的組件。
水晶依照切割方向的不同，會得到各種不同的振動模式。以下為各種切斷圖。
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在各種的切割之中，AT CUT在高頻上的利用具有獨占性的地位。理由說明如下：
1. 溫度安定性較他種切割方法優異（兩軸回轉之切割方法除外）。以下為各種切斷的溫度特性圖。AT CUT的溫度特性為三次曲線，其他的切斷則為二次曲線。在人類生存環境溫度范圍之內以AT CUT的溫度特性較佳。
2. 可以做到小型化。AT CUT為厚度振蕩，振動頻率由芯片的厚度決定，因此芯片外型尺寸可以縮小。其他的切斷法由于是輪廓或Bending振動，長邊由振頻率決定，因此要做到小型化是很困難的。以下為各種振動模式圖。
AT-CUT的厚度與頻率關系可由下列公式求得。
T (mm) = 1670/f (kHz)
3. 等價串聯抵抗比其他切割法低。表一為各種切割與阻抗的比較表。等價串聯抵抗低與振蕩起動時間短都可能影響間歇動作。
4. 溫度特性的管理較易。AT CUT依據切割角度的不同會影響溫度特性。從角度上加以控制，就可得到預期的溫度特性。輪廓與Bending必須要求切割角度以及芯片外型尺寸的邊比管理，在處理上則較為繁雜。以下為切斷角度與溫度特性圖。
5. 可以做到高頻化。AT CUT的振動頻率由厚度決定，因此加工技術的進步可以使厚度更薄，也能使振動頻率提高。現在已經知道基本波動可以達到600MHz。由剛剛提到的厚度公式計算，可以得到約2.8μm。以下為Invert Mesa型高頻化概念圖。
6. 機械性強度優異。由于AT CUT是厚度振動，因此芯片的外緣可堅固地加以固定。外型與Bending在外緣部份會振動，因此芯片的中心部份(Node)須以細線支撐，要堅固的加以固定是困難的。以下為SMD石英晶體構造圖。
7. 電容較小。將石英晶體連接在振蕩回路上，在可變電量可使頻率變動的情況下，石英晶體的電容雖小，但少量的電容變化就能得到極大的頻率改變。以下為切斷與容量比的比較表。TCXO、VCXO就是這種利用較小的容量比得到的應用制品。
SMD型石英晶體的構造
使用金屬封裝的石英晶體以BANE等金屬支持芯片。SMD在使用陶瓷基板的情況是可以直接在芯片上定位的。從人工水晶切出的芯片，在電極上鍍膜，并在基板上定位，以導電性黏著劑加以固定后封裝。整體來說，雖然是相當簡單的結構，但是無論是材料的選擇、制程的條件，都會影響到石英晶體的性能。這幾年，特別是移動電話上使用的石英晶體，相當要求具有防摔特性，其他的特性也都被要求具有可信度。石英晶體在作成SMD之后，其落下沖擊性與Reflow特性也會大大提升。這是因為SMD是以兩端支撐的方式來固定芯片，使石英晶體趨向無壓力的狀態。
AT-CUT SMD型石英晶體的特性
盡管結構簡單，但是石英晶體的特性還是有難以理解的一面。要理解石英晶體，從它的外觀入手應該是最簡單的。石英晶體一般的樣態如表三所示。
文本來源：深圳市金洛電子有限公司 http://www.11ed.cn 嚴禁抄襲復制，如需轉載請注明來源！
市場上目前對于攜帶型電子產品所使用的表面黏著型電子零件，越來越期待能夠開發出更輕薄短小的制品。頻率控制組件之一的石英晶體也同樣進入輕薄短小的競爭紀元。石英晶體發展成表面黏著型之后，其耐熱性與沖擊性也更加提升。而這些功勞都歸功于AT CUT技術的突破。
什么是石英晶體?
水晶是SiO2的單晶，在電力與物理方面則是具有安定性的壓電物質。利用水晶安定的壓電效應與逆壓電效應來控制頻率的組件就稱為石英晶體。水晶的壓電效應是在1880年由法國的居里兄弟發現的，而1881年水晶的逆壓電效應更從實驗上得到確認。石英晶體就是利用水晶的「壓電效應」（在結晶板上施壓而在兩面生出逆極性的電荷）與「逆壓電效應」（在結晶板加上電極會產生機械性的歪曲并產生力量）的組件。
水晶依照切割方向的不同，會得到各種不同的振動模式。以下為各種切斷圖。
在各種的切割之中，AT CUT在高頻上的利用具有獨占性的地位。理由說明如下：
1. 溫度安定性較他種切割方法優異（兩軸回轉之切割方法除外）。以下為各種切斷的溫度特性圖。AT CUT的溫度特性為三次曲線，其他的切斷則為二次曲線。在人類生存環境溫度范圍之內以AT CUT的溫度特性較佳。
2. 可以做到小型化。AT CUT為厚度振蕩，振動頻率由芯片的厚度決定，因此芯片外型尺寸可以縮小。其他的切斷法由于是輪廓或Bending振動，長邊由振頻率決定，因此要做到小型化是很困難的。以下為各種振動模式圖。
AT-CUT的厚度與頻率關系可由下列公式求得。
T (mm) = 1670/f (kHz)
3. 等價串聯抵抗比其他切割法低。表一為各種切割與阻抗的比較表。等價串聯抵抗低與振蕩起動時間短都可能影響間歇動作。
4. 溫度特性的管理較易。AT CUT依據切割角度的不同會影響溫度特性。從角度上加以控制，就可得到預期的溫度特性。輪廓與Bending必須要求切割角度以及芯片外型尺寸的邊比管理，在處理上則較為繁雜。以下為切斷角度與溫度特性圖。
5. 可以做到高頻化。AT CUT的振動頻率由厚度決定，因此加工技術的進步可以使厚度更薄，也能使振動頻率提高。現在已經知道基本波動可以達到600MHz。由剛剛提到的厚度公式計算，可以得到約2.8μm。以下為Invert Mesa型高頻化概念圖。
6. 機械性強度優異。由于AT CUT是厚度振動，因此芯片的外緣可堅固地加以固定。外型與Bending在外緣部份會振動，因此芯片的中心部份(Node)須以細線支撐，要堅固的加以固定是困難的。以下為SMD石英晶體構造圖。
7. 電容較小。將石英晶體連接在振蕩回路上，在可變電量可使頻率變動的情況下，石英晶體的電容雖小，但少量的電容變化就能得到極大的頻率改變。以下為切斷與容量比的比較表。TCXO、VCXO就是這種利用較小的容量比得到的應用制品。
SMD型石英晶體的構造
使用金屬封裝的石英晶體以BANE等金屬支持芯片。SMD在使用陶瓷基板的情況是可以直接在芯片上定位的。從人工水晶切出的芯片，在電極上鍍膜，并在基板上定位，以導電性黏著劑加以固定后封裝。整體來說，雖然是相當簡單的結構，但是無論是材料的選擇、制程的條件，都會影響到石英晶體的性能。這幾年，特別是移動電話上使用的石英晶體，相當要求具有防摔特性，其他的特性也都被要求具有可信度。石英晶體在作成SMD之后，其落下沖擊性與Reflow特性也會大大提升。這是因為SMD是以兩端支撐的方式來固定芯片，使石英晶體趨向無壓力的狀態。
AT-CUT SMD型石英晶體的特性
盡管結構簡單，但是石英晶體的特性還是有難以理解的一面。要理解石英晶體，從它的外觀入手應該是最簡單的。石英晶體一般的樣態如表三所示。
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