压电石英晶体平面倒边石英片厚度的确定
如果不是从事石英晶体研发设计相关事业的,几乎不会有人了解,一颗完整的晶体生产起来是如此的复杂,涉及的领域至少有数字,电子学,工程学,平面,激光,微调等方面。正因为如此所有与海外晶振厂家重新订购石英晶振,交期大部分在1~3个月不等,工序数量太多,至少有几十道,确定平面倒边石英晶片的厚度是非常重要的一个步骤。
当直径与厚度比45<Φ/t<60范围时,为了消除边缘效应的影响,石英片的外形一般采用平面倒边。如图3.4.3所示,但目前实际生产中,当15<Φ/t<<60时,都采用平面倒边。由于其加工方法比平凸、双凸更方便,且能达到产品规格要求,晶振片的厚度计算公式可用下列近似式计算。
当石英片的直径Φ和厚度t确定后,应按如下步骤计算:
平面倒边片如图(3.4.3)中的β角,一般在6°~9°,β角按下式计算:
式中,N1、N2的值为:
对于AT切:N1=1665KHz•mm;N2=2542KHz•mm;
对于BT切:N1=2560KHz•nmn;N2=1654KHz•mm。
n为波节线,由边缘算起的顺序号,其含义是,当振动波传播到石英晶体谐振器晶片边缘反射回来时,到达平台边缘时,刚好是波节,即不振动的位置。从而减小边缘效应。
图中t0为石英片边缘厚度(即留边量)。从理论上来说,t0应该接近于零,即处于石英片切变振动的节面(即不振动的面)上。这也是石英晶振固定的位置,从而使等效电阻达到最小。但是t0太小,易产生生破边、破角,为此应根据频率的高低来选择t0的值。对HC-49/U型的石英片其t0值建议按下表3.4.2确定。
经计算,β=6.8°或取8.32°。
平面倒边片的曲率半径按下法计算。
有人会提出边缘厚度t0太小,一定会有破边、破角,这种提法是错误的,关键在滚筒倒边时的转速如何确定。这将在石英片的制造中来确定。
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