FCX-07晶体的电气特性及产品特点
来源：http://www.taiheth.com 作者：泰河电子晶振 2019年08月19
当今电子产品的主要趋势是更小，更轻，更轻的产品，主要用于智能手机等移动设备。其他主要趋势包括扩展功能和更高性能，因为技术交叉授粉，并在各种设备中找到涉及各种媒体的创新应用。在用于构建这些晶体电子元器件中，石英晶体单元在调节器件频率和提供时钟信号方面起着关键作用。
因为这些单元依赖于石英晶片或坯料的机械振荡，所以它们必须以中空的密封包装生产。与诸如电容器或电阻器的其他部件相比，这些要求延迟了小型化。为了应对电子产品的发展趋势，制造商积极寻求识别或制造更小，更薄的元件，推动小型石英晶体单元的发展。
反过来，我们开发了超紧凑型FCX-07晶振，我们在这里介绍。这款AT切割，MHz范围表面贴装晶体单元是世界上最小的晶体单元之一。
产品概述
照片1说明了FCX-07晶振。图1提供了它的尺寸。
照片1：FCX-07外观
该表面安装方便，表面安装方便，尺寸为1.6×1.2×0.4 mm。与2.0×1.6×0.5 mm的传统AT切割MHz系列石英晶体单元相比，该产品占据了预计面积的60％，占典型单元体积的48％。
图1：FCX-07尺寸
图1：FCX-07尺寸
频率范围为24-80 MHz，单位频率偏差（Δf/ F）为±10 ppm，是频率精度的指标。在未来，我们希望实现更高的精度（例如，在±5 ppm的水平上），更低的ESR值和更宽的支持频率范围。
表1列出了FCX-07的电气特性。
产品亮点
在结构上，FCX-07由一个带有表面安装驱动电极的矩形坯料组成，连接到陶瓷封装，该陶瓷封装包含互连和安装端子。通过将金属盖焊接到金属化层上，将坯料密封在陶瓷封装内。
电子束用于密封封装（见图2）。通过由磁偏转控制的电子束在真空中快速扫描工件，以焊接金属部分并密封盖子。
图2：用于密封封装的电子束焊接
通过电子束密封生产的石英晶体单元具有多种性能优势，重点如下：
1.较小的组件
发射的精细聚焦电子束可以精确控制焊接宽度。在石英晶体单元中，这使得密封宽度比传统的缝焊更窄，这是较小元件的重要因素。
2.降低ESR值
较小的包装也需要较小的空白。然而，对于在厚度剪切模式下振荡的坯料，例如AT切割坯料，较小的坯料具有较高的ESR值，相对于电路中的负电阻减小了振荡余量。通过电子束密封，原则上，包装在真空下密封，使得它们在密封后保持高真空状态。这消除了否则会干扰空白振荡的气体，从而保持较低的ESR值。
3.更容易支持低频
对于AT切割石英晶振产品，频率越低（即，空白越厚），ESR值越高。（2）中提到的真空密封的较低ESR值的另一个优点是这些单元更容易支持低频。
举一个短距离无线系统的例子 - 制造商特别渴望找到更小的组件 - 用于蓝牙模块的24 MHz石英晶体单元中的最小封装以前是2.0×1.6 mm。现在，FCX-07拥有支持该频率的最小封装。
4.更高的频率精度
使用电子束密封，每个包装在10毫秒内快速密封。由于采用精细电子束进行局部加热，因此坯料受到的任何热应力都可以忽略不计，从而最大限度地减少了由于热应力导致的密封过程中石英晶体单元的频率变化。由此产生的元件支持更高频率精度的规格，频率偏差为±10 ppm。
5.老化表现
由于来自水分或氧气的气体，无论是最初存在还是随时间释放，石英晶体单元的频率趋于随时间变化。然而，电子束密封将这种残留或释放的气体减少到痕量以获得更好的老化性能，并且提供高精度，高可靠性的石英晶体单元，提供（4）中描述的更高的频率精度。
6.高频支持
为了支持AT切割石英晶体单元中的更高频率，必须将毛坯切割得更薄：例如，对于80 MHz，切割为21μm。从便于制造和机械强度的角度来看，带有小坯料的FCX-07超越了传统部件。
7.实现高生产率和低成本
发射的精细聚焦电子束可以精确控制焊接宽度。在石英晶体单元中，这使得密封宽度比传统的缝焊更窄，这是较小元件的重要因素。
较小的包装也需要较小的空白。然而，对于在厚度剪切模式下振荡的坯料，例如AT切割坯料，较小的坯料具有较高的ESR值，相对于电路中的负电阻减小了振荡余量。通过电子束密封，原则上，包装在真空下密封，使得它们在密封后保持高真空状态。这消除了否则会干扰空白振荡的气体，从而保持较低的ESR值。
对于AT切割石英晶体单元，频率越低（即，空白越厚），ESR值越高。（2）中提到的真空密封的较低ESR值的另一个优点是这些单元更容易支持低频。
举一个短距离无线系统的例子 - 制造商特别渴望找到更小的组件 - 用于蓝牙模块的24 MHz石英晶体单元中的最小封装以前是2.0×1.6 mm。现在，FCX-07晶振拥有支持该频率的最小封装。
使用电子束密封，每个包装在10毫秒内快速密封。由于采用精细电子束进行局部加热，因此坯料受到的任何热应力都可以忽略不计，从而最大限度地减少了由于热应力导致的密封过程中石英晶体单元的频率变化。由此产生的元件支持更高频率精度的规格，频率偏差为±10 ppm。
由于来自水分或氧气的气体，无论是最初存在还是随时间释放，石英晶体单元的频率趋于随时间变化。然而，电子束密封将这种残留或释放的气体减少到痕量以获得更好的老化性能，并且提供高精度，高可靠性的石英晶体单元，提供（4）中描述的更高的频率精度。
为了支持AT切割石英晶体单元中的更高频率，必须将毛坯切割得更薄：例如，对于80 MHz，切割为21μm。从便于制造和机械强度的角度来看，带有小坯料的FCX-07超越了传统部件。
由于电子束密封比传统的缝焊快得多（如[4]中所述），因此单个电子束密封站可以高效生产。该工艺消除了对接缝环（与缝焊包装一样）和昂贵材料（如用金和锡合金焊接的包装）的需要，从而降低了材料成本。
RIVER ELETEC首先使用电子束密封3.2×2.5 mm FCX-04。虽然该技术非常适合小型化，但随着时间的推移，我们对其进行了各种改进，以实现更小的产品。电子束光斑直径减小，光束功率优化，偏转线圈和控制系统得到改善，提高了光束偏转的精度。这些进步共同使FCX-07晶振的面积减少到FCX-04面积的近1/4。
除了电子束密封，FCX-07晶振还采用了一系列新的元素技术和创新技术，进一步努力实现小型化。
石英晶体单元的性能在很大程度上取决于坯料本身的性能。较小的石英晶体单元需要较小的空白，但由于空白性能（特别是ESR值）与空白振荡区域相关，因此减小该面积通常会增加ESR值。虽然小型化是FCX-07的目标，但我们成功地显着减小了毛坯尺寸，同时抑制了ESR值的上升以保持性能。在较小的空白中降低ESR值的一种方法是通过斜切。这是一种滚筒抛光，但由于后来的形状极大地影响了石英晶体单元的性能（在ESR值，温度特性和其他因素方面），因此必须高精度地控制加工形状。考虑到FCX-07中较小的空白，确定了最佳形状，并引入了新的制造条件和设备来实现这一目标。另外，改进了从原料合成石英有效制造小坯料的方法，并且现在更有效地使用原料。此外，石英晶体单元组件的增强的机械精度和材料本身的精度使得能够以更精细的尺度制造。这些进步也有助于显着缩小产品尺寸。提高石英晶体单元组装的机械精度和材料本身的精度使得能够以更精细的尺度制造。这些进步也有助于显着缩小产品尺寸。提高石英晶体单元组装的机械精度和材料本身的精度使得能够以更精细的尺度制造。这些进步也有助于显着缩小产品尺寸。
结论：实施例，未来展望
FCX-07晶振应用程序的示例包括许多小型组件至关重要的移动设备。FCX-07晶振应用包括数字调谐器和无线模块，如WLAN模块。在移动电话的电路中，这些无线功能通常通过在主板上安装模块化部件来实现，从而使更小，更薄的模块成为必需。最近，已经使用了一些尺寸小于10×10mm的微小模块。在这些模块中对更小的石英晶体单元的需求比其他应用更迫切，使得FCX-07晶振成为备受追捧的元件。展望未来，我们预计将用于需要更小，更先进的电子设备，包括紧凑型医疗设备。作为满足广泛市场需求的努力的一部分，我们的目标包括更广泛的支持频率范围.
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