FCX-07晶體的電氣特性及產品特點
來源：http://taiheth.com 作者：泰河電子晶振 2019年08月19
當今電子產品的主要趨勢是更小，更輕，更輕的產品，主要用于智能手機等移動設備。其他主要趨勢包括擴展功能和更高性能，因為技術交叉授粉，并在各種設備中找到涉及各種媒體的創新應用。在用于構建這些晶體電子元器件中，石英晶體單元在調節器件頻率和提供時鐘信號方面起著關鍵作用。
因為這些單元依賴于石英晶片或坯料的機械振蕩，所以它們必須以中空的密封包裝生產。與諸如電容器或電阻器的其他部件相比，這些要求延遲了小型化。為了應對電子產品的發展趨勢，制造商積極尋求識別或制造更小，更薄的元件，推動小型石英晶體單元的發展。
反過來，我們開發了超緊湊型FCX-07晶振，我們在這里介紹。這款AT切割，MHz范圍表面貼裝晶體單元是世界上最小的晶體單元之一。
產品概述
照片1說明了FCX-07晶振。圖1提供了它的尺寸。
照片1：FCX-07外觀
該表面安裝方便，表面安裝方便，尺寸為1.6×1.2×0.4 mm。與2.0×1.6×0.5 mm的傳統AT切割MHz系列石英晶體單元相比，該產品占據了預計面積的60％，占典型單元體積的48％。
圖1：FCX-07尺寸
圖1：FCX-07尺寸
頻率范圍為24-80 MHz，單位頻率偏差（Δf/ F）為±10 ppm，是頻率精度的指標。在未來，我們希望實現更高的精度（例如，在±5 ppm的水平上），更低的ESR值和更寬的支持頻率范圍。
表1列出了FCX-07的電氣特性。
產品亮點
在結構上，FCX-07由一個帶有表面安裝驅動電極的矩形坯料組成，連接到陶瓷封裝，該陶瓷封裝包含互連和安裝端子。通過將金屬蓋焊接到金屬化層上，將坯料密封在陶瓷封裝內。
電子束用于密封封裝（見圖2）。通過由磁偏轉控制的電子束在真空中快速掃描工件，以焊接金屬部分并密封蓋子。
圖2：用于密封封裝的電子束焊接
通過電子束密封生產的石英晶體單元具有多種性能優勢，重點如下：
1.較小的組件
發射的精細聚焦電子束可以精確控制焊接寬度。在石英晶體單元中，這使得密封寬度比傳統的縫焊更窄，這是較小元件的重要因素。
2.降低ESR值
較小的包裝也需要較小的空白。然而，對于在厚度剪切模式下振蕩的坯料，例如AT切割坯料，較小的坯料具有較高的ESR值，相對于電路中的負電阻減小了振蕩余量。通過電子束密封，原則上，包裝在真空下密封，使得它們在密封后保持高真空狀態。這消除了否則會干擾空白振蕩的氣體，從而保持較低的ESR值。
3.更容易支持低頻
對于AT切割石英晶振產品，頻率越低（即，空白越厚），ESR值越高。（2）中提到的真空密封的較低ESR值的另一個優點是這些單元更容易支持低頻。
舉一個短距離無線系統的例子 - 制造商特別渴望找到更小的組件 - 用于藍牙模塊的24 MHz石英晶體單元中的最小封裝以前是2.0×1.6 mm。現在，FCX-07擁有支持該頻率的最小封裝。
4.更高的頻率精度
使用電子束密封，每個包裝在10毫秒內快速密封。由于采用精細電子束進行局部加熱，因此坯料受到的任何熱應力都可以忽略不計，從而最大限度地減少了由于熱應力導致的密封過程中石英晶體單元的頻率變化。由此產生的元件支持更高頻率精度的規格，頻率偏差為±10 ppm。
5.老化表現
由于來自水分或氧氣的氣體，無論是最初存在還是隨時間釋放，石英晶體單元的頻率趨于隨時間變化。然而，電子束密封將這種殘留或釋放的氣體減少到痕量以獲得更好的老化性能，并且提供高精度，高可靠性的石英晶體單元，提供（4）中描述的更高的頻率精度。
6.高頻支持
為了支持AT切割石英晶體單元中的更高頻率，必須將毛坯切割得更薄：例如，對于80 MHz，切割為21μm。從便于制造和機械強度的角度來看，帶有小坯料的FCX-07超越了傳統部件。
7.實現高生產率和低成本
發射的精細聚焦電子束可以精確控制焊接寬度。在石英晶體單元中，這使得密封寬度比傳統的縫焊更窄，這是較小元件的重要因素。
較小的包裝也需要較小的空白。然而，對于在厚度剪切模式下振蕩的坯料，例如AT切割坯料，較小的坯料具有較高的ESR值，相對于電路中的負電阻減小了振蕩余量。通過電子束密封，原則上，包裝在真空下密封，使得它們在密封后保持高真空狀態。這消除了否則會干擾空白振蕩的氣體，從而保持較低的ESR值。
對于AT切割石英晶體單元，頻率越低（即，空白越厚），ESR值越高。（2）中提到的真空密封的較低ESR值的另一個優點是這些單元更容易支持低頻。
舉一個短距離無線系統的例子 - 制造商特別渴望找到更小的組件 - 用于藍牙模塊的24 MHz石英晶體單元中的最小封裝以前是2.0×1.6 mm。現在，FCX-07晶振擁有支持該頻率的最小封裝。
使用電子束密封，每個包裝在10毫秒內快速密封。由于采用精細電子束進行局部加熱，因此坯料受到的任何熱應力都可以忽略不計，從而最大限度地減少了由于熱應力導致的密封過程中石英晶體單元的頻率變化。由此產生的元件支持更高頻率精度的規格，頻率偏差為±10 ppm。
由于來自水分或氧氣的氣體，無論是最初存在還是隨時間釋放，石英晶體單元的頻率趨于隨時間變化。然而，電子束密封將這種殘留或釋放的氣體減少到痕量以獲得更好的老化性能，并且提供高精度，高可靠性的石英晶體單元，提供（4）中描述的更高的頻率精度。
為了支持AT切割石英晶體單元中的更高頻率，必須將毛坯切割得更薄：例如，對于80 MHz，切割為21μm。從便于制造和機械強度的角度來看，帶有小坯料的FCX-07超越了傳統部件。
由于電子束密封比傳統的縫焊快得多（如[4]中所述），因此單個電子束密封站可以高效生產。該工藝消除了對接縫環（與縫焊包裝一樣）和昂貴材料（如用金和錫合金焊接的包裝）的需要，從而降低了材料成本。
RIVER ELETEC首先使用電子束密封3.2×2.5 mm FCX-04。雖然該技術非常適合小型化，但隨著時間的推移，我們對其進行了各種改進，以實現更小的產品。電子束光斑直徑減小，光束功率優化，偏轉線圈和控制系統得到改善，提高了光束偏轉的精度。這些進步共同使FCX-07晶振的面積減少到FCX-04面積的近1/4。
除了電子束密封，FCX-07晶振還采用了一系列新的元素技術和創新技術，進一步努力實現小型化。
石英晶體單元的性能在很大程度上取決于坯料本身的性能。較小的石英晶體單元需要較小的空白，但由于空白性能（特別是ESR值）與空白振蕩區域相關，因此減小該面積通常會增加ESR值。雖然小型化是FCX-07的目標，但我們成功地顯著減小了毛坯尺寸，同時抑制了ESR值的上升以保持性能。在較小的空白中降低ESR值的一種方法是通過斜切。這是一種滾筒拋光，但由于后來的形狀極大地影響了石英晶體單元的性能（在ESR值，溫度特性和其他因素方面），因此必須高精度地控制加工形狀。考慮到FCX-07中較小的空白，確定了最佳形狀，并引入了新的制造條件和設備來實現這一目標。另外，改進了從原料合成石英有效制造小坯料的方法，并且現在更有效地使用原料。此外，石英晶體單元組件的增強的機械精度和材料本身的精度使得能夠以更精細的尺度制造。這些進步也有助于顯著縮小產品尺寸。提高石英晶體單元組裝的機械精度和材料本身的精度使得能夠以更精細的尺度制造。這些進步也有助于顯著縮小產品尺寸。提高石英晶體單元組裝的機械精度和材料本身的精度使得能夠以更精細的尺度制造。這些進步也有助于顯著縮小產品尺寸。
結論：實施例，未來展望
FCX-07晶振應用程序的示例包括許多小型組件至關重要的移動設備。FCX-07晶振應用包括數字調諧器和無線模塊，如WLAN模塊。在移動電話的電路中，這些無線功能通常通過在主板上安裝模塊化部件來實現，從而使更小，更薄的模塊成為必需。最近，已經使用了一些尺寸小于10×10mm的微小模塊。在這些模塊中對更小的石英晶體單元的需求比其他應用更迫切，使得FCX-07晶振成為備受追捧的元件。展望未來，我們預計將用于需要更小，更先進的電子設備，包括緊湊型醫療設備。作為滿足廣泛市場需求的努力的一部分，我們的目標包括更廣泛的支持頻率范圍.
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