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我们常常说贴片晶振的性能稳定,拥有精度高,低负载,体积小,耐高温及其他一些优点.那么有没有想过,为什么贴片石英晶振可以做到?不过是因为现在科学家们研发出来的高超技术,让晶振更好的应用到产品中去,成为世界科技发展的推动力.为贴片晶振并上电阻是其中一种工艺,而且是必须要做一个步骤,否则会让石英晶体谐振器无法正常使用,接下来CEOB2B晶振平台为大家详细说明,贴片晶振为什么要并上电阻,以及背后的意义和作用.
石英晶振是一种压电频率元件,被广泛用于无各种电子产品中.CEOB2B晶振平台将要带给大家的是有关石英晶振的工作原理以及性能特点.
石英晶振在应用具体起到的作用,微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如石英晶振,陶瓷谐振槽路;RC(电阻,电容)振荡器.一种是皮尔斯振荡器配置,适用于石英晶振和陶瓷谐振槽路.另一种为简单的分立RC振荡器.基于石英晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数.RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化.但其性能受环境条件和电路元件选择的影响.需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局.
TXC晶振成立于1983年,主要研发生产石英晶振,贴片晶振,石英晶体振荡器,有源晶振,中文名台湾晶技晶振,在台湾晶体行业中,TXC晶振居于榜首,是晶体行业的领先者.CEOB2B晶振平台在以下列表中为大家整理了台湾TXC有源晶振2.5x2封装8W-19.200MBA-T晶振对应的原厂代码.
2.5x2.0mm晶振简直就是为小型智能产品而生.超薄,超小,节省电路空间.顺应市场小型化发展,满足产品需求,2520有源晶振,提供1.8V~5V多种电源电压,精度稳定,性能佳.在产品中使用具有高可靠性等特点.
石英晶体谐振器,石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件.具有频率稳定度高、Q值高、成本低的特点,广泛应用于时间频率基准和为时序逻辑电路提供同步脉冲.随着电子信息技术及产业的飞速发展,尤其是数字电子技术的广泛应用,石英晶振,贴片晶振,石英晶体元器件的市场需求量快速增长,同时对其性能的要求向高频率和高精度.下面CEOB2B晶振给大家介绍会影响到石英晶振频率的因素有哪些?
一、老化
老化效应是石英晶体固有的物理现象,其谐振频率随时间推移缓慢减小或增加的变化过程,称为石英晶体的老化.AT切石英晶体谐振器的老化主要源于下述方面:
1、谐振器内部石英晶格的不完善导致石英晶体在工作时其结构发生变化,此是长期效应:另气体的分解和吸收导致极板质量的改变或迁移,影响会持续数周或数年;
2、由于温度梯度效应而产生的老化;
3、因压力释放效应而产生老化,此为温度梯度效应过程的函数,一般持续数月;
二、温度
环境温度是影响石英晶振,石英晶体谐振器频率变化的最主要因素,石英晶振,石英晶体谐振器谐振频率会随温度的改变而变化,这种性质称其频率温度特性:石英晶体谐振器的频率-温度特性除与其本身物理特性有关外,还与其切割角度(即切型)和加工流程有一定关系.恒温型和温度补偿型晶体振荡器这两类高稳定度晶体振荡器正是基于频率温度特性研制而成的.
三、其它因素,除温度和老化两大主要因素之外,下述因素给谐振器的谐振频率也会带来一定的影响.
激励电平的变化:研究表明,激励电平对晶体振荡器谐振频率有明显的影响;激励电流的过大或者过小,都将影响石英晶振晶体的老化性能和谐振频率的长期或者短期稳定度,从而激励电平的是否稳定直接影响到石英晶体谐振器的频率稳定度.
除此以外;负载的变化、电源电压的波动以及核辐射等也都会导致石英晶振,石英晶体谐振器的谐振频率发生变动.当石英晶体谐振器用于某些精度要求特别高的场合时,这些因素给谐振器谐振频率造成的影响也是不可忽视的.
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CEOB2B晶振平台收集了海内外上百种晶振品牌以及免费提供晶振型号查询,下载等服务.CEOB2B晶振平台没有你找不到的晶振资料只有你想不到的,欢迎大家收藏网址以便需要时查看.下面给大家介绍如何焊接石英晶振以及需要注意的相关事项.
将晶振划分为插件晶振和贴片晶振这两大类。那么以下就来介绍,两款类型晶振的手工焊接方法与机器自动焊接方法。
晶振手工焊接方法选择:
1,在凿子形(扁铲形)或刀口烙铁头处加适量的焊锡;用细毛笔蘸助焊剂或用助焊笔在两端焊盘上涂少量助焊剂,并在焊盘上镀上焊锡;一只手用镊子夹持石英晶振,贴片晶振,居中贴放在相应的焊盘上,对准后不要移动;另一只手拿起烙铁加热其中一个焊盘大约2秒左右,撤离烙铁;然后用同样的方法加热另一端焊盘大约2秒左右。注意焊接过程中保持贴片晶振始终紧贴焊盘放正,避免晶振一端翘起或焊歪。如果焊盘上的焊锡不足,可以一手拿烙铁一手拿焊锡丝进行补焊,时间1秒左右。
2,先在焊盘上镀上适量的焊锡;热风枪使用小嘴喷头,温度调到200℃~300℃,风速调至1~2挡,当温度和风速稳定后,一只手用镊子夹住元器件放臵到焊接的位臵上,注意要放正。另一只手拿稳热风枪,使喷头离待拆元器件保持垂直,距离1cm~3cm,均匀加热,待贴片石英晶振周围焊锡熔化后移走热风枪,焊锡冷却后移走镊子。
为了节省时间和成本,许多工厂会采用自动贴片机进行自动贴装,焊接时我们要注意几个问题如果是焊接表晶的话建议尽量使用自动贴片机器,因为因插表晶石英晶振的晶片比较薄,体积比较小,手工焊接陶瓷晶振比较容易焊接上、石英晶振一般控制在以下情况.
1,一般情况下烙铁头温度控制在300℃左右,热风枪控制在200℃~400℃;
2,焊接时不允许直接加热贴片晶振引脚的脚跟以上部位,以免损坏晶振内部电容;
3,需要使用∮0.3mm~∮0.5mm的焊锡丝;烙铁头始终保持光滑,无钩、无刺;烙铁头不得重触焊盘,不要反复长时间在一焊盘加热,常规晶振的工作温度一般在-40—+85℃。
石英晶振的负载电容是什么?对于产品选用晶振负载应该如何匹配?石英晶振负载电容有哪些作用?晶振应用技术指标多,参数等问题是关键,CEOB2B晶振平台收集了海内外上百种晶振品牌,晶振型号规格千万种,每天更新晶振技术资料以及提供晶振原厂代码查询,下载等多种服务支持,欢迎登入或收藏官网以便需要时使用.
石英晶振的负载是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电路之和,可看做石英贴片晶振晶片在电路中串联电路.负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件.电路中不应没有负载而直接把电源两极相连,此连接称为短路.常用的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件.不消耗功率的元件,如电容,也可接上去,但此情况为断路.
负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容.负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同.标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同.因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振.所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一致,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常.把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载.电动机能把电能转换成机械能,电阻能把电能转换成热能,电灯泡能把电能转换成热能和光能,扬声器能把电能转换成声能.对负载最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率.
在前面的文章中我们有提到关于石英晶振磁控溅射技术原理磁控溅射是在真空条件下导入一定压力的惰性气体(Ar),阴阳极间形成一定强度的电场,并引入强磁场施加影响,使被阳离子轰击而溅射出的靶材金属粒子加速射向欲镀覆基片表面。那么接下来CEOB2B晶振平台将要说的是石英晶振磁控溅射频率微调技术应用及优缺点分析。
在真空等离子体气氛中,氩离子轰击银靶,溅射出高能银粒子射向晶振晶片表面,从而增加表面银电极的厚度,进而改变石英晶体谐振器的谐振频率。其装置示意图如图1.3所示。与蒸发频率微调法类似,磁控溅射频率微调在对石英晶体谐振器进行频率微调时,也分为粗调和细调两步进行。
石英晶振磁控溅射频率微调的优、缺点
优点:
(1)与蒸发频率微调法相比,溅射离子比蒸发原子或分子的平均能量大数十倍,提高了表面原子迁移率及体扩散,使膜层性能及附着力增强。
缺点:
(1)晶振磁控溅射镀覆设备价格昂贵,设备操作、维护复杂。
(2)对于靶材——银的利用率低,最高只能达到50%。
(3)与石英贴片晶振蒸发频率微调法类似,粗调后的膜面已暴露过大气,易被氧化,并且使得表面落上灰尘、杂质颗粒,而细调新镀膜层又较薄,导致膜层结合力差, 易产生脱焊、固熔断线问题。这同样也是磁控溅射频率微调技术的致命缺点。
(4)由于离子对阴极靶材的轰击,使靶材表面溅射出二次电子,这些电子经等离子体后,易堆积在阳极表面,使表面形成电荷积累,无法再继续沉积。
可见,以上两种方法都无法满足大规模工业生产和激烈的市场竞争的需要更能适应生产需求的新型工艺呼之欲出。
在国内外针对石英晶振生产工艺和理论研究做出了很多验证,主要有三种技术,最早出现的是蒸发沉积和磁控溅射沉积表面电极以增加晶振质量,进而微调晶振的谐振频率。随着研究的不断进展,自20世纪80年代中期开始出现关于离子束刻蚀石英晶振频率微调技术的研究.下面CEOB2B晶振平台所要讲的是有关石英晶振蒸发频率微调技术的优缺点对比.
优点:
(1)设备简单,操作容易;(2)不会造成频率漂移,对实时测量影响较小。
缺点:
(1)镀层与基片的结合力差(2)坩埚容积小,不可能长时间、连续工作;(3)材料浪费,由于银的价格昂贵,而每次蒸发到基片表面上的材料不足30%,因而造成很大的浪费.
(4)初次镀银电极后的石英贴片晶振膜面已暴露过大气,使得表面落上灰尘、杂质颗粒,再加上银在高温时易被氧化,而微调新镀膜层又较溥,导致膜层结合力差, 易产生脱焊、固熔断线问题。这是蒸发沉积法进行频率微调的致命缺点,也是在实际生产中生产率低下的主要因素。膜层示意图如图1.2所示。
磁控溅射频率微调技术:溅射技术包括磁控溅射、直流溅射、射频溅射等多种,目前广泛应用于石英晶振频率微调的溅射技术是磁控溅射技术。
磁控溅射技术原理:磁控溅射是在真空条件下导入一定压力的惰性气体(Ar),阴阳极间形成一定强度的电场,并引入强磁场施加影响,使被阳离子轰击而溅射出的靶材金属粒子加速射向欲镀覆基片表面。
晶振在产品中的作用是千变万化的,根据不同产品的需求选择各式各样的石英晶振产品.CEOB2B晶振平台在前面的文章中讲到过,关于晶振作为微力传感器的发展等研究.
从上述可知,现有的基于微悬臂的扫描磁力显微镜存在种种不足。鉴于此,本文想研制出一种采用新型传感器的结构紧凑的扫描磁力显微装置,以达到高的测量稳定性、准确性和具有纳米尺度的测量分辨率。由此,该仪器的研究成功,可在下面几个方面起到促进作用。
首先它可用于磁记录工业中的质量检验控制中。例如对光盘制造进行超微观检测。另外对磁记录位的大小及分布等进行高分辨率的检测。再次,可用于对生物样品磁触觉细菌内亚微米磁畴颗粒进行直接观察及对单个细菌细胞内磁矩的定量研究。而这一点正是传统的悬臂式MFM所无法达到的。因此,本课题的完成,将对磁记录体系、铁及铁磁矿和其他材料的微结构研究和生物领域带来巨大的经济效益和社会效益。
本课题来源于国家教育部博士点专项基金项目“计量型多功能扫描探针显微镜的研究”。本人自进入实验室以来,一直从事基于石英晶振的MFM及其腐针技术的研究,具体研制内容如下:
(1)晶振作为测量元件的物理特性试验研究,晶振一表面系统的动力学模型研究及机理试验,使用晶振的微力传感器的构成、设计和测量。
(2)磁力显微镜测量机理的研究。
(3)探针电化学腐蚀技术的研究。
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接着前面的文章我们继续分析基于晶振的微力传感器的发展.有不懂的问题可以到CEOB2B晶振平台晶振技术资料中查看,有关石英晶振的各种型号,参数信息均可查到.
非接触模式是控制探针在样品表面上方扫描,始终不与晶振样品表面接触因而针尖不会对样品造成污染或产生破坏,避免了接触模式中遇到的一些问题。针尖和样品之间的作用力是很弱的长程作用力一范德华吸引力。非接触模式是测量长程力所采用的方法,其分辨率比接触模式的分辨率要低,由于针尖很容易被表面吸附气体的表面压吸附到样品表面,造成图像数据不稳定和对样品的破坏。因此非接触模式操作实际上较为困难,并且通常不适合在液体中成像。
轻敲模式介于接触模式和非接触模式之间(13l。其特点是扫描过程中微悬臂也是振荡的并具有比非接触更大的振幅(大于20nm),针尖在振荡时间断地与样品接触。由于针尖与晶振等样品接触,分辨率几乎和接触式扫描一样的好,但由于接触是短暂的,因此对样品的破坏几乎完全消失,克服了常规扫描模式的局限性。轻敲模式还具有大而且线性的操作范围,使得垂直反馈系统具有高度稳定性,可重复进行样品测量。对于软、粘和脆性样品的研究具有独到的优势但轻敲模式同样也增加了操作和设备的复杂性,在实际运用中存在着不易控制的缺点。
SFM技术的发展强烈依赖于带有特殊针尖的微悬臂制备技术的发展13-15。这种微悬臂和针尖必须是能够简便而快速制备的。在原子力显微镜发展之初,悬臂几何形状一般为L形。其主要是通过将一个很细的金属丝或线圈弯曲90°后,顶端经电化学腐蚀成一个针尖而制备得到的。这种制备方法完全依赖于实验技师的手工技能。第二种悬臂制备方法是微刻技术。第一代是简单的SiO2悬臂,形状为直角和三角,是从氧化硅片上刻蚀得到的。其同腐蚀金属针尖相比,不能很好的控制其尖锐程度。后来改用SiN4代替SiO2作为悬臂材料。Si3N4脆性较低,而且厚度可以从1.5降到0.3um。这一代悬臂具有完整针尖,而且曲率半径非常低。
美国斯坦福大学是在硅片上刻蚀出金字塔形的小片,可以得到曲率半径小于30nm的针尖。IBM公司则采用硅片(100)来制备具有完整针尖的硅悬臂,曲率半径低于100nm。这些通过微电子加工将针尖集成于一体的微悬臂方法有很好的可重复性,不需粘另外的针尖,便于大批量生产。所以一般商用的AFM都采用这种力传感器。但对于静电力显微镜和磁力显微镜来说,由于针尖材料具有特殊的要求,还是要采用在微悬臂上粘针尖的方法。
从以上可以看出,这些基于微悬臂的SFM它们都有一个共同的缺点;它们不仅需要一个结构复杂的微小悬臂作为力的传感器,而且还要一个激光干涉仪用于检测微悬臂的微小位移来获得表面变化信息。因而结构较为复杂,成本也很高,操作难度增大,也就造成其在应用中的局限性。所以必须采用其他的传感器和非光学的检测方法。
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1.MFM的应用14.5.6
磁记录介质材料是MFM研究最多的物质之一。事实上,在MFM发展初期,MFM首先用于各种磁记录介质和磁头,在很小的尺度上仔细研究写入的磁斑、记录的轨道、磁头磁场分布等,以分析和判断磁盘和磁头的性能。现在, MFM业已成为高密度磁盘常规测试的工具。超高密度磁存储技术的发展要求在纳米尺度研究磁性晶体的微结构及探测磁性晶体的单畴性,因而必须采用MFM。
Martin等人第一次利用MFM对Tb1 ofer薄膜(一种重要的磁光材料)中写入的磁畴结构(静磁场)作了研究,空间分辨率达到100nm。MFM也可对软磁膜的磁畴进行结构研究。MFM具有足够的灵敏度和分辨率来观察图像中波动结构等磁信息。针尖样品,石英晶振元件间距少于100nm时,还可清晰看到针尖诱导畴壁运动的证据。
再次,MFM能够用来观察磁粒子的微磁学性质和一些物质的磁壁结构近年来,利用MFM对有机铁磁体以及生物分子磁性的研究也已经引起科学工作者的广泛重视。
2.MFM研究中的一些问题
各种磁性材料磁力(梯度)图的准确测量。实际上这就要使磁针尖和样品匹配起来,尽可能减少磁针尖和样品的相互影响。
MFM的定量测量和磁畴结构的计算机模拟。MFM的定量测量,在很大的程度上是测定磁针尖的性质,如磁矩、弹性系数、品质因数等。但这是相当困难的,何况小小的磁针尖上还可能存在磁性微结构。这就要用校准的方法,并对针尖作合理的近似,才能开展对所测磁力图的解释、分析和计算机模拟工作。
MFM在1987年发明后的很短期间内,分辨率已达到50nm。但至今其现实的横向分辨率仍停留在50-20nm,表明在MFM现有的构架内分辨率已难以突破,要获得实质性的提高,需要有新的思想.
石英晶振在如今产品中的应用变得尤为重要,为了更好的使用晶振,我们除了要知道晶振的生产材料,晶振使用型号参数等一些条件之外,关于晶振的使用注意事项,以及石英晶振,贴片晶振晶片的一些关注点也应该知道.在前面的文章中CEOB2B晶振平台介绍了晶振晶片的由来以及其工作原理,下面我们要介绍的是膜厚控制仪用电子组件引起晶振片的高速振动和晶振监控的优缺点.
膜厚控制仪用电子组件引起晶振片的高速振动,约每秒6百万次(6MHz),镀膜时,测试每秒钟振动次数的改变,从所接受的数据中计算膜层的厚度。为了确保晶振片以6MHz的速度振动,在真空室外装有“振荡器”,与晶控仪和探头接口连接,振荡器通过迅速改变给晶振片的电流使晶振片高速振动。一个电子信号被送回晶控仪。晶控仪中的电路收到电子信号后,计算晶振片的每秒振速。这个信息接着传送到个微处理器,计算信息并将结果显示在晶控仪上:
(1)沉积速率(Rate) (埃/秒)
(2)已沉积的膜厚( Thickness) (埃)
(3)晶振片的寿命(Lie) (%)
(4)总的镀膜时间(Time) (秒)
更加精密的设备可显示沉积速率与时间的曲线和薄膜类型。
石英晶振监控的优缺点
◆优点:
1.晶振法是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法。
2.输出为电讯号,很容易用来做制程的自动控制。
3.对于厚度要求不严格的滤光片可以利用作为自动制程镀膜机。
4.镀金属时,石英监控较光学监控来的方便精确。
◆缺点
1.厚度显示不稳定。
2.只能显示几何厚度,不能显示折射率。
3.一般精密光学镀膜厚度只用做参考,一般用作镀膜速率的控制。
◆所以一台镀膜设备往往同时配有石英晶体振荡器监控法和光学膜厚监控法两套监控系统,两者相互补充以实现薄膜生产过程中工艺参数的准确性和重复性,提高产品的合格率。
科技的发展造就多种多样的智能产品,同时加大了对电子零件,频率元件等组成部件的性能要求.比如有源晶振,石英晶体振荡器,石英贴片晶振等,加大了性能的使用要求,具有高品质,高精密,高性能,极具稳定度等特点.
高稳定度石英晶体振荡器是目前应用数量最多的频率源。它们被广泛应用于通信、电子仪器、计量、应用电子技术、航空航天、雷达、国防军工等各个领域,随着科学技术的发展和应用领域的扩大,对其精度和稳定度提出了新的要求。
本文设计了一种基于GPS秒信号的恒温晶振(OCXO驯服保持技术,该技术采用了将时间一幅度转换法和直接计数法相结合的时间间隔测量方法,对GPS接收机输出的lPPS信号与OCXO恒温晶振进行相位差测量,这种测量方法具有分辨率高的优点,有效地减小了±1个字计数误差,其分辨率达到100ps,测量精度达到±200ps满足了驯服系统的设计要求。同时采用 Kalman滤波算法对相位差测量数据进行处理,以消除lPPS信号的相位抖动引入的测量误差,实验显示该滤波算法可将原本±50ns的抖动减小到±2ns以内,从而大大降低了抖动的影响,提高了系统的驯服精度。最后用PID控制算法对晶振进行校准,大大提高了控制的智能化和准确性。
对锁定后的晶振性能进行了测试,测试结果表明锁定后该系统能输出高精度的频率信号,其短期稳定度基本能保持OCXO石英晶体振荡器的原有水平,秒级稳定度接近1×101/s, 率信号,其短期稳定度基本能保持OCXO晶振的原有水平,秒级稳定度接近1×101/s, 指标,解决了OCXO石英晶体振荡器由于老化和温度所导致的频率漂移和长期稳定度差的问题, 使得它实时的频率准确度优于9.0×101,平均频率准确度优于7.3×10-12,长期频率稳定度在锁定后得到了一定程度的改善,基本达到了预期的设计目标。此外针对在GPS信号丢失的情况下,采用保持算法,虽然目前只适合于短期的预测, 但是对以后的研究打下了有力的基础。
经过一年多的努力,基本完成了基于GPS的1PPS信号的恒温晶振驯服保持的原理验证、方案设计、电路设计、PCB板设计、软硬件调试以及系统测试验证。该系统将GPS信号的长期稳定度和准确度与OCXO石英晶体振荡器的短期稳定度相结合,获得了一种性能优良且价格低廉的频率源,具有一定的应用推广价值。
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石英晶体振荡器的压电效应以及等效电路原理
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