天然石英经高温高压釜下培育生长成水晶棒,众所周知我们的石英晶振是通常是非常小的元器件,所以晶棒需经打磨,水晶切割,角度切割,晶片频率研磨,晶片尺寸切割,寸法研磨,晶片倒边,频率分选等一系列工序才能做成晶片。
水晶棒 晶片
从水晶棒到晶片经历作业流程如下:
上述只是常规SMD5032规格晶片,整整有56道工序,如果尺寸更小,经历更多道切割与研磨,其工序数会更多。而一整道工序下来,快则15天,慢至40天。
晶片的设计,材料、频率、角度、尺寸、研磨量对成品晶振的品质影响非常大,一颗好的晶振,关键的在于晶片的品质。
晶片的不同切割角度直接影响晶振的温度特性,石英晶振多采用AT切割方式,其温度为三次曲线,受温度影响频率变化小,见下右红色标识。
晶片的不同切割角度 切割角度与温频曲线关系
晶片的寸法设计也是非常重要一环,晶片边宽比设计不合理,在温度发生变化时出现频漂或振荡到寄生频率,这种问题是非常致命性的,所以每设计一个新产品时,产品的验证,晶振的高低温测试是必不可少的。
研磨量的设计及研磨工艺的要求,也是直接影响到晶片频率的一致性,如何确保晶片平面的平整度,来抑制晶片寄生频率。所以对晶片的研磨量设计,研磨机盘面的平整度、研磨速度,研磨砂的选用,研磨液的匹配与更换周期都是非常关键的。
晶片的频率与厚度成反比,频率越高,晶片越薄,其研磨的工艺要求越高,否则晶片破损率会非常高。例如:50MHz晶片,其晶片厚度仅0.03mm厚,手指轻轻碰触极易破碎。所以基频研磨到50MHz,其难度非常高,通常是需要技术高超的研磨老员工才能完成。
一颗小小的晶振的芯,需经历多道的“切”与“磨”,精雕细刻下而成。
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