小型化49S晶振系列生產方法
來源:http://www.11ed.cn 作者:金洛鑫電子 2019年04月17
49S型晶振可以分為兩種,一種是貼片型,一種是插件型,因為品質穩定,價格低廉在市場上格外受歡迎,但是傳統的49S晶振體積比較大,不適合用到便攜式,小型化的產品身上。為了解決這個問題,國外許多晶振工程師和研發技術人員,都在加緊開發新的小型49S晶振制造方案。以下是金洛鑫電子提供的關于49S晶振實現小型化生產的方法,以及要注意的問題。
有幾種方法可以小型化:
a)通過使用振動模式的小型化,該振動模式對于給定的諧振頻率產生較小的諧振器尺寸。在大多數情況下,這里使用縱向膨脹振蕩,但也使用彎曲振蕩器和叉形換能器。這些微振動器通常通過光刻與薄的,重疊的和拋光的石英晶片分離。由振動模式給出的頻率的大的溫度響應是不利的。然而,使用低頻振動模式的小型化將是不合時宜的,因為現代電子設備更可能劃分高頻而不是倍頻。
b)厚剪切振動器的小型化:
從圖中可以看出,隨著石英諧振器尺寸的減小,J1=R1C1(Eq.32)的值迅速增加。隨著諧振器越小,電極面積越小,我們不可避免地會得到更小的C1值。這導致諧振電阻對較小諧振器尺寸的顯著增加。對于給定的外殼尺寸和固定的最大值。 因此,共振電阻導致頻率下限,在此頻率限制下,通常的設計無法實現小型化。此晶振頻率限制約為8MHz。
為了小型化,還有另一種方法。在厚度剪切振動中,駐波由厚度尺寸給出。該波的傳播方向是AT部分的X方向(圖2.23)。因此,將諧振器桿形成為低損耗安裝是有意義的。縮短x軸或z軸的兩種考慮都是合理的,應根據工作頻率進行應用。為了避免在溫度范圍內引起阻力波動的干擾運動,邊緣長度的尺寸非常小心地確定尺寸并且制造成具有嚴格的公差。為了改善振動質量,這些石英晶體在接近透鏡形狀時在端部逐漸變細。對于x長諧振器,側邊緣也以這樣的角度倒角,使得與Y表面的剪切的耦合變小。因此,與較大的AT切割石英一樣,可以實現已知的小溫度波動。在Z方向上,應力常數較小,因此支架的影響(溫度引起的力)在頻率上較小。電極面積小,效果好。負載(電流/mm2)變得太大。在操作微型石英時,要注意較低的負載能力。特別是,如果制造商指出過高的共振電阻作為預防措施。 注意:例如已知在HC-49SMD晶振外殼的10MHz處,高度為6.6mm,Rr值為7~12歐姆。因此,振蕩器可以設計用于太高阻抗的石英。
圖2.24桿狀AT切割石英振動器
微型AT切割石英的電氣數據:
3)通過光刻產生的棒狀諧振器
49S可以說是最常用的石英晶體諧振器類型之一,與32.768K晶振,圓柱晶振和小體積貼片晶振在市場上的占有比例比較大,多年來因體積的困擾,多多少少限制了發展,但目前已有晶振廠家實現小型化了,也許再過不久,49S晶振會以新的面貌,被廣大生產廠家們采用。
有幾種方法可以小型化:
a)通過使用振動模式的小型化,該振動模式對于給定的諧振頻率產生較小的諧振器尺寸。在大多數情況下,這里使用縱向膨脹振蕩,但也使用彎曲振蕩器和叉形換能器。這些微振動器通常通過光刻與薄的,重疊的和拋光的石英晶片分離。由振動模式給出的頻率的大的溫度響應是不利的。然而,使用低頻振動模式的小型化將是不合時宜的,因為現代電子設備更可能劃分高頻而不是倍頻。
b)厚剪切振動器的小型化:
從圖中可以看出,隨著石英諧振器尺寸的減小,J1=R1C1(Eq.32)的值迅速增加。隨著諧振器越小,電極面積越小,我們不可避免地會得到更小的C1值。這導致諧振電阻對較小諧振器尺寸的顯著增加。對于給定的外殼尺寸和固定的最大值。 因此,共振電阻導致頻率下限,在此頻率限制下,通常的設計無法實現小型化。此晶振頻率限制約為8MHz。
為了小型化,還有另一種方法。在厚度剪切振動中,駐波由厚度尺寸給出。該波的傳播方向是AT部分的X方向(圖2.23)。因此,將諧振器桿形成為低損耗安裝是有意義的。縮短x軸或z軸的兩種考慮都是合理的,應根據工作頻率進行應用。為了避免在溫度范圍內引起阻力波動的干擾運動,邊緣長度的尺寸非常小心地確定尺寸并且制造成具有嚴格的公差。為了改善振動質量,這些石英晶體在接近透鏡形狀時在端部逐漸變細。對于x長諧振器,側邊緣也以這樣的角度倒角,使得與Y表面的剪切的耦合變小。因此,與較大的AT切割石英一樣,可以實現已知的小溫度波動。在Z方向上,應力常數較小,因此支架的影響(溫度引起的力)在頻率上較小。電極面積小,效果好。負載(電流/mm2)變得太大。在操作微型石英時,要注意較低的負載能力。特別是,如果制造商指出過高的共振電阻作為預防措施。 注意:例如已知在HC-49SMD晶振外殼的10MHz處,高度為6.6mm,Rr值為7~12歐姆。因此,振蕩器可以設計用于太高阻抗的石英。
圖2.24桿狀AT切割石英振動器
根據制造商的說明,表中的值是最大值。
1)常規設計,*圓形截止
2)棒狀諧振器3)通過光刻產生的棒狀諧振器
49S可以說是最常用的石英晶體諧振器類型之一,與32.768K晶振,圓柱晶振和小體積貼片晶振在市場上的占有比例比較大,多年來因體積的困擾,多多少少限制了發展,但目前已有晶振廠家實現小型化了,也許再過不久,49S晶振會以新的面貌,被廣大生產廠家們采用。
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