石英晶体基础知识(重要)

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1、石英晶体基础知识目录一、石英晶体的基本知识…………………………………………………………21、化学物理特性………………………………………………………………22、石英晶体的振动模式………………………………………………………33、石英晶片的切型……………………………………………………………5二、AT石英谐振器的特性…………………………………………………………81、频率方程……………………………………………………………………82、AT切石英谐振器的频率温度特性…………………………………………8三、AT切石英谐振器的加工制造…………………………………………………

2、151、X光定向粘板………………………………………………………………152、石英晶片切割………………………………………………………………163、X光测角……………………………………………………………………174、粘砣，切籽晶及改圆………………………………………………………175、研磨…………………………………………………………………………186、滚筒倒边……………………………………………………………………187、石英片的腐蚀………………………………………………………………198、镀基膜………………………………………………………………………199、石英晶

3、体的装架……………………………………………………………2010、微调………………………………………………………………………2211、真空烘烤和封装…………………………………………………………2212、密封性能检查……………………………………………………………2313、石英谐振器的老化………………………………………………………2314、石英谐振器的测试………………………………………………………23一、石英晶体的基本知识1、化学物理特性①水晶的成份SiO2，在常压下不同温度时，石英晶体的结构不同，温度T＜573℃时α石英晶体，当573℃＜T＜870℃时β石

4、英晶体，熔点是1750℃，我们通常说的压电石英晶体指α石英晶体。②具有压电特性：发现压电效应：某些介质由于外界机械作用（如压缩，拉伸等等）而在其内部发生极化，产生表面电荷的现象叫压电效应。逆压电效应：某些介质置于外电场中，由于电场的作用，会引起介质内部正负电荷中心的位移，导致介质发生形变，这种效应称为逆压电效应。石英晶体在沿X轴（或Y轴）方向的力的作用时，在X方向产生压电效应，而Y和Z方向不产生压电效应，X轴称为电轴，Y轴称为机械轴。③具有各向异性：石英晶体是一种良好的绝缘材料，导热系数在室温附近，沿Z轴方向是垂直于Z轴方向的2倍左右，沿Z轴方向的线性

5、膨胀系数a3约为沿垂直于Z轴方向线性膨胀系数a1的1/2，其介电系数ε，压电系数d等随方向的不同其数值也不同，在不同温度，导热系数K与膨胀系数a的数值也不同。④是外形高度对称的单晶体，其特征是原子和分子有规则的排列发育良好的石英晶体，外形最显著的特点是晶面有规则的配置，石英晶体的晶面共30个，六个m面（柱面），六个R面（大棱面）六个r面（小棱面）六个s面（三方偏锥面)，六个X面（三方偏面），相邻M面的夹角度为60°，相邻M面和R面的夹角与相邻M面和r面的夹角都等于38°13′，相邻s面与X面的夹角为25°57′。石英晶体存在一个三次对称轴C和三个互成1

6、20°的轴a、b、d，在讨论石英晶体的物理性质时，采用下图所示的直角坐标系较为方便，选C轴为z轴，a（或b、d）轴为X轴，与X轴Z轴垂直的Y轴，其指向按1949年IRE标准规定，对左右旋晶体均采用右手直角坐标系。如图：a、b、c、d为晶体坐标系X、Y、Z为直角坐标系⑤具有双折射现象：但当光沿Z轴方向射入时不发生双折射现象，所以又称Z轴为光轴。⑥石英晶体的密度ρ=2.65g/cm2，硬度为莫氏硬度7，在常温常压下不溶于三酸（HCL,H2SO4,HNO3），属于溶解度极小的物质，但是氢氟酸和氟化氢铵却是石英晶体良好的溶解液，其化学反应方程式SiO2+4HF

7、=SiF4+2H2O（3SiF4+3H2O=H2SiO3+2H2SiF6）SiO2+4HF+2NH4F=（NH4）2SiF6+2H2O其特性用于石英片的腐蚀。2、石英晶体的振动模式：石英晶片在电场作用下，由于内部产生应力而形变，从而产生机械振动，晶片的振动都是单纯的周期振动，所谓周期（T）就是机械波在传播过程中完成一次循环所需的时间，周期的倒数f是单位时间内振动的次数，我们称为频率，单位是Hz（赫兹）或千赫兹（KHz）或兆赫兹（MHz），石英晶体的振动形式有伸缩振动、弯曲振动、面切变振动和厚度切变振动，按照不同的使用要求，石英谐振器的频率f从几千赫兹到

8、几百兆赫兹，采用不同的振动模式和不同的晶片尺寸来实现产品所要求的频率。①长度伸缩振动模式：当晶