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石英振荡器
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解密一下Wintron晶体完整制造过程,涨见识啦

文章出处:www.xtal.cc责任编辑:人气:-发表时间:2019-12-13 14:56【


  晶体生产过程流程图:
      
Wintron的 晶体振荡器产品通过先进且创新的制造和测试设备贯穿整个生产过程。

锯切
切片石英晶片基本上是晶体谐振器生产的第一步。在切片过程中,高精度的浆液锯一次基本上磨蚀了几根石英材料条。石英棒的方向已确定,因此各个切片将具有所需的  频率与温度之间的关系。通常,一次最多可以切成6条,产生200至400个单独的晶片。典型的锯切运行需要大约6到8个小时才能完成。
锯/切片机

研磨

“四向”研磨机使用磨料将晶片表面研磨至目标厚度,同时在三个阶段的过程中保持平整度:首先是晶片形式,然后是切成小方块的形式,最后是倒圆后。

使用AT切割的石英毛坯,晶圆厚度决定了频率。精度为 0.1毫米 或更少 

四向研磨机

标注空白

毛坯尺寸对于晶体设计至关重要。根据晶体包装的不同,毛坯可以倒圆或切成矩形。

在频率温度性能和老化方面,将毛坯的尺寸定为具有良好的表面光洁度的严格公差也很重要。

种子去除和圆片机

X射线
对石英晶片或毛坯进行X射线测量,以度,分和秒为单位相对于参考晶格平面的角度。
EFG X射线机

清洁/蚀刻

他石英毛坯被蚀刻在酸性溶液中,以提高表面光洁度和减少生产批次的频率传播。

从蚀刻到密封的所有过程都在具有100级工作站和过程的1000级洁净室中执行。这种类型的环境被认为对于高性能晶体生产的最后阶段必不可少,因为颗粒污染会极大地影响DLD(驱动级依赖性),不良的相位噪声,微跳动和老化。工艺粒子激光计数器监控环境,关键阶段和设备,还对液态悬浮粒子进行监控。

蚀刻站

薄膜沉积

高真空薄膜沉积机将金属蒸发到每个毛坯的表面上以形成电极图案。

这种基底电镀工艺被认为对获得性能良好的低时效晶体至关重要。

薄膜沉积

自动安装和粘合

安装和粘合是由专门设计的机器人执行的,这些机器人旨在以低污染和低压力执行其功能。

石英毛坯通过导电胶安装在支撑夹具上,该导电胶与毛坯每一侧的电极进行电接触。

自动安装和粘合

精确电镀
在金属蒸发到裸露电极一侧的同时,测量每个石英晶体的频率,直到目标频率达到±1ppm以内。
精密电镀设备

校准

校准是谐振器的最后电镀步骤。在许多方面,该过程类似于电极的沉积,所不同的是所使用的金属更少。校准的目的是将谐振器的频率微调到指定的工作点。通常,石英谐振器的频率被校准为小于其目标频率的±1ppm。

有趣的是,就研磨和研磨操作而言,电镀电极和校准的整个过程就其对石英谐振器的影响而言是相反的。因此,结合使用石英去除和金属沉积的过程来迭代地创建所需的工作频率。

标定设备 

封口

抽空支架的内部并充满惰性氮气,以机械方式保护晶体元素,并防止电极或其他部件被氧化或受到环境温度的影响。根据包装的不同,使用电阻焊或缝焊的密封方法。

传感器监视过程环境。

然后对晶体进行细化和全面泄漏测试,然后进行参数测试和老化。

电阻焊

温度和老化测试

密封后,将谐振器置于环境屏蔽中,以验证其在所需工作温度范围内的电气性能和频率特性。上面显示的石英谐振器已装入Wintron的许多ATE系统之一。除了测试温度性能外,精密谐振器还经过加速寿命测试,其中包括超过200摄氏度的高温烘烤。这种加速的寿命测试是用来确认频率漂移的预期年增长率的方法之一,通常被称为老化。

 

测试过程

温度测试
在预期的温度范围内,对晶体在温度室内进行100%的频率特性测试。

温度测试箱

初始和最终晶体测试

测试晶体的运动参数,并将其分类为频率组。

在高温下老化一段时间后,将再次测试运动参数,以确保将参数保持在所需的工艺规格范围内。这是突出显示任何过程问题的必要SPC(统计过程控制)点。

 

水晶测试仪

PCB组装,晶体匹配和TCXO组装

PCB板经过焊膏筛选,元件拾取和放置以及IR回流生产线。

晶体与组装的PCB相匹配。这还允许一个较窄的修整范围,从而使振荡器的频率调谐变得更加容易。

表面贴装机

最终的质量控制和包装
检查晶体的腿部形成,夹层和标记。然后由我们的OQC部门包装并释放晶体。

质检站



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