小型化49S晶振系列生產方法
來源：http://www.benpai.com.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。
圖2.22小型化，例如4.2MHz
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。
圖2.25微型AT切割石英晶體
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。
圖2.22小型化，例如4.2MHz
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。
圖2.25微型AT切割石英晶體
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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