石英晶振的缺陷 水晶常見的缺陷有：雙晶、包裹體、裂隙、炸裂、貝裂等
    實(shí)際上理想的外型是很難見到的，尤其是人工培育的水晶，由于籽晶的切割方位及外型不同使我們看到的形狀與上圖大不相同， 甚至面目全非，各種結(jié)晶面不易辨認(rèn)。同時(shí)制作成，晶振，石英晶振等產(chǎn)品。
    一、關(guān)于 PbTiO3 壓電陶瓷霧化片 PbTiO3 陶瓷最突出的特點(diǎn)是 Kt 大，Kt/Kp 值大，ε 小，溫度系數(shù)好，居里溫度高。因此，該材料在高頻，高溫領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用 價(jià)值，也是各國(guó)科研人員爭(zhēng)相開發(fā)、研制的熱門材料之一，此材料的未來發(fā)展，大有希望。 鈦酸鉛陶瓷，實(shí)際上是在鋯鈦酸鉛陶瓷廣泛使用后才發(fā)展起來的，與 BaTiO3 陶瓷一樣，PbTiO3 陶瓷在室溫時(shí)，Pb2+、Ti4+和 O2 單晶在室溫下，自發(fā)極化強(qiáng)度為 75×10－2 －的離子都要發(fā)生偏離原型結(jié)構(gòu) （立方結(jié)構(gòu)） 的平衡位置的位移， 由于晶胞內(nèi)正負(fù)荷中心不重合， 晶振晶體在 C 軸方向產(chǎn)生自發(fā)極化， PbTiO3 庫(kù)倉(cāng)/米 2。 由于純 PbTiO3 陶瓷在生產(chǎn)工藝上很難燒結(jié)，冷卻到居里溫度時(shí)，會(huì)破碎成粉末。因此，生產(chǎn)過程中，必須對(duì)其摻雜改性，才能燒結(jié)成致密性好的陶瓷。 一般添加物在 PbTiO3 陶瓷中的改性，大致分三種形式。 1、用 Sr 和 Ca 等二價(jià)離子取代 Pb 離子，其特點(diǎn)是使居里溫度下降，減小自發(fā)應(yīng)變，使陶瓷致密。 2、用 La、Bi、和 Nd 等離子取代 Pb 空位，其特點(diǎn)是穩(wěn)定 PbTiO3 陶瓷，防止開裂，容易極化。 3、用 Fe、Nb、Ta、Mg、Zn、Mn、Ni、Sb、In 和 Co 等元素的離子 代 Ti 離子，補(bǔ)償取代后的特點(diǎn)是壓電性能大為改善，組成 性能類似于鋯鈦酸鉛陶瓷。 一般采用三者結(jié)合摻雜，使 PbTiO3 陶瓷晶振達(dá)到理想的品位。
    二、如何判斷 PbTiO3 壓電TDK陶瓷諧振器的好壞 壓電陶瓷的基本參數(shù)有：介電常數(shù)、彈性常數(shù)、壓電常數(shù)和機(jī)電偶合系數(shù)，還有介質(zhì)損耗、機(jī)械品質(zhì)因子、頻率常數(shù)、居里溫度、 質(zhì)量密度、老化性能和溫度性能等。 下面介紹幾種基本參數(shù)： 1、頻率常數(shù) 壓電陶瓷振子的諧振頻率與沿振子振動(dòng)方向的長(zhǎng)度的乘積為一個(gè)常數(shù)，稱為頻率常數(shù)，單位為千赫·米。 壓電陶瓷振子陶瓷晶振的頻率常數(shù)與材料的性質(zhì)有關(guān)，與振子的外形尺寸大小無關(guān)。 2、介質(zhì)損耗 介質(zhì)在交變電場(chǎng)的作用下，由發(fā)熱而導(dǎo)致的能量損耗。稱之為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗由極化損耗、漏電損耗、介質(zhì)不均勻損耗等組 成。 介質(zhì)損耗用損耗角的正切值表示、符號(hào)為 tgα，其倒數(shù) Qe 稱為電學(xué)品質(zhì)因子。 tgα 和 Qe 都是無量綱的數(shù)值，一般介質(zhì)損耗大的材料其性能也比較差。 3、機(jī)械品質(zhì)因子 機(jī)械品質(zhì)因子（用 Qm 表示） ，它代表壓電陶瓷晶振諧振時(shí)，因克服內(nèi)摩擦而消耗的能量，它是衡量材料性能的一個(gè)重要參數(shù)：式中：Co 為靜態(tài)電容，C1 為動(dòng)態(tài)電容，R 為動(dòng)態(tài)電阻，f 為水晶振子的反諧振頻率 fa 與諧振頻率 fr 之差。
    三、壓電陶瓷諧振器工藝流程 1、石英水晶振子部份 基片抽樣（確定厚度）→粗磨→細(xì)磨→厚度檢測(cè)（氣動(dòng)測(cè)微儀）→超聲清洗烘干→印刷腳電極銀層→烘干→燒銀→目測(cè)檢驗(yàn)→超 聲清洗烘干→真空鍍膜→目測(cè)檢驗(yàn)→極化→清洗烘干→帶寬分選→印刷油墨→烘干→放大檢驗(yàn)→酸處理→清洗→油墨清洗→烘干→ 檢測(cè)→切割→清洗烘干→檢測(cè)分檔→驗(yàn)收入庫(kù) 2、器件生產(chǎn)部份 頻率抽檢→涂助焊劑→焊錫→清洗檢驗(yàn)→點(diǎn)蠟→檢驗(yàn)→酚醛包封→自然干燥→排蠟固化→打印→烘干剪腳→檢測(cè)分選→檢驗(yàn)包 裝→驗(yàn)收入庫(kù) 四、鈦酸鉛陶瓷片的極化 不同類型的材料，因其矯頑場(chǎng)強(qiáng)，飽和場(chǎng)強(qiáng)，居里溫度，電阻溫度關(guān)系等都有較大的差別，因而極化條件也就不同。 極化條件對(duì)發(fā)揮壓電陶瓷潛在的機(jī)電效應(yīng)有著決定作用。極化前進(jìn)行熱去極化，以及極化的不同冷卻方式，對(duì)極化效果也有著很 大的影響。極化條件一般指：極化溫度，極化時(shí)間，極化電壓等。
    下面講述三次諧波鈦酸鉛壓電陶瓷諧振器的極化條件 1、極化溫度 因?yàn)闇囟雀邥r(shí)樣品中的電偶極子比較容易活動(dòng)，在電場(chǎng)作用下，比較容易定向排列，所以極化就比較完全，一般采用硅油或變壓 器油作為媒介物，對(duì)它的要求要有良好的絕緣性能。不過，溫度太高，樣品的絕緣電阻變小而容易被擊穿，所以溫度也不是越高越好。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，油溫一般控制在 115℃～120℃為宜。 2、極化電壓 極化電壓實(shí)際上是指在瓷片極化方向單位長(zhǎng)度上的電壓，也就是極化場(chǎng)強(qiáng)，極化電壓越高，促使電疇沿電場(chǎng)方向排列的作用就越 大。一般地講，當(dāng)外界電場(chǎng)超過壓電體的矯頑場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，壓電體的大部份電疇基本完成定向排列，不過需要維持較長(zhǎng)的時(shí)間，但還不可 能充分挖掘其壓電性能。為使其充分完成電疇的定向排列，將電壓提高到飽和場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)然是最有效的，不過很容易引起陶瓷片的擊穿， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明：石英晶振的晶體基片，最好控制在 5000V/mm～6000V/mm 3、極化時(shí)間 極化時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)，對(duì)電疇的定向排列，肯定是有效的，但太長(zhǎng)了電性能也改善不了多少，且生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)，還會(huì)影響正常生產(chǎn)。 根據(jù)材料本身的絕緣電阻、致密性，均勻性等一般情況下，保持 10～15 分鐘就可以了。
    極化操作注意事項(xiàng) 1、真空鍍膜后的陶瓷片先要磨邊，或油墨印刷及酸洗法，使陶瓷片有一定的留邊量，防止極化時(shí)產(chǎn)生飛弧，同時(shí)經(jīng)常過濾硅油 或定期更換。 2、極化槽內(nèi)的油溫達(dá)到設(shè)定溫度后，再行操作，以保持產(chǎn)品極化的一致性。 3、產(chǎn)品夾在電極中間時(shí)，應(yīng)夾緊夾牢，夾具浸入油槽時(shí)，速度要慢，防止陶瓷片因溫度突變，發(fā)生炸裂。 4、接通高壓前，應(yīng)低壓預(yù)極化 1 分鐘以上，然后慢慢將電壓調(diào)到設(shè)定值，防止突然加壓，使陶瓷片擊穿，炸裂等。 5、每天洗除極化臺(tái)上的雜質(zhì)，定期檢查觸發(fā)開關(guān)，防止帶電操作，保障人生安全。
    石英水晶有分為很多種，有人工種植的，也有天然的，天然的石英水晶是經(jīng)過火山容顏里的二氧化硅的巖漿鉆入泥土地表以及巖石裂縫空穴經(jīng)過幾千上萬年結(jié)晶而成的水晶結(jié)晶體，水晶早期只是用于裝飾等應(yīng)用，直到居里與皮埃爾•居里於1880年發(fā)現(xiàn)石英晶體的壓電效應(yīng)，并且被人類成功研發(fā)應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，晶體經(jīng)過加工切割，研磨，鍍成等之后就可以成為，晶振，石英晶體諧振器系列，以及石英晶體振蕩器，聲表面濾波器，表晶，32.768KHZ等石英頻率產(chǎn)品。水晶也有分為好多種，有天然的也有人工種植的水晶。簡(jiǎn)單的石英晶體基礎(chǔ)知識(shí) 石英，學(xué)名二氧化硅。 是自然界分布最廣的物質(zhì)之一。它有五種變體（β 石英、α 石英、α 磷石英、方石英、溶煉石英），其中只有 β 石英才具有壓 電效應(yīng)， 當(dāng)施加壓力在晶片表面時(shí) , 它就會(huì)產(chǎn)生電氣電位 , 相對(duì)的當(dāng)一電位加在芯片表面時(shí) , 它就會(huì)產(chǎn)生變形或振動(dòng)現(xiàn)象 , 掌 握這種振動(dòng)現(xiàn)象 , 控制其發(fā)生頻率的快慢 , 以及精確程度 , 就是石英晶體震蕩器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。石英晶體諧振器的性質(zhì) 石英晶體的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，常溫下不溶于鹽酸、硝酸、硫酸等水和酸，只溶于氫氟酸。在加熱時(shí)石英晶振能溶于堿溶液， 這個(gè)特點(diǎn)成為人造水晶的基礎(chǔ)。因此現(xiàn)在一般采用氟化氫氨對(duì)石英晶體進(jìn)行腐蝕。 石英晶體的結(jié)構(gòu)的理想外型 ，從圖中可以看出，石英晶體存在左旋與右旋之分，左、右旋晶體為鏡像對(duì)稱。石英晶體的理想 外型總共有三十個(gè)晶面，共分五組，每組六個(gè)，即：六個(gè) M 面（柱面），六個(gè) R 面（大棱面），六個(gè) r （小棱面），六個(gè) S 面和 六個(gè) X 面，這些晶面間的夾角。
    石英諧振器的諧振特性
    （1）頻率溫度特性 石英晶體諧振器和頻率隨溫度變化的關(guān)系稱做頻率溫度特性。 圖 1-5 是厚度曲變 AT 型切割頻率溫度特性曲線 , 從其切割角度之參數(shù)曲線圖可看出 , AT 切割頻率溫度特性曲線 , 類似于一元三次方程式的曲線 , 顯示在特定的溫度范圍內(nèi) , 有很好的頻率穩(wěn)定特性 . 是目前水晶振蕩器最常使用的切割型式。
    （2）老化特性  1、石英晶體諧振器在使用、貯存過程中頻率隨時(shí)間變化的現(xiàn)象稱為 老化 。老化特性直接影響石英晶振的頻率穩(wěn)定度。  2、老化原因：由于應(yīng)力的恢復(fù)、質(zhì)量吸附或這兩者結(jié)合而形成的。 石英晶體諧振器的應(yīng)用 隨著二十世紀(jì)電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展 , 石英晶振的應(yīng)用范圍越來越廣，消費(fèi)性產(chǎn)品：如數(shù)字電視 , 游樂器 , 數(shù)碼相機(jī) , 手表等。 信息產(chǎn)品： 如個(gè)人計(jì)算機(jī) , 及其外圍設(shè)備 , 手提電腦 , 及硬盤等。 通訊產(chǎn)品：如移動(dòng)電話 , 無線電電話 , 及呼叫器 等 . 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品： 如調(diào)制解調(diào)器 , IA 產(chǎn)品 , 甚至藍(lán)芽套件等。 都是必須使用石英水晶振蕩器來組成時(shí)序電路。 尤其最近各種電 子產(chǎn)品的體積越做越小 , 石英晶體振蕩器也必須小型化 , 故表面黏著式（ SMT ） 貼片晶振應(yīng)運(yùn)而生 , 除了達(dá)到小型化的 目的外 , 因信號(hào)源頭傳導(dǎo)路徑的縮短 , 相對(duì)的在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) , 增加了振蕩器的觸發(fā)能力 , 也降低電磁干擾的問題。
    （3）諧振特性  石英晶振通過晶片的電流 I 隨外加訊號(hào)頻率 f 而改變，當(dāng) F=fm 時(shí)，電流有最大值 Im ，這時(shí)諧振器阻抗最小。當(dāng) f=fa 時(shí)，電流最 小值為 In ，這時(shí)諧振器阻抗最大。當(dāng)諧振器機(jī)械損耗很小時(shí)， fm 、 fa 與諧振 fr 及反諧振頻率 fa 近似相等。 一般石英晶體諧振器 fm 和 fa 可近似地看做諧振頻率和反諧振頻率。 在諧振頻率附近，石英晶振和由 LC 組成的串聯(lián)電路的諧振特性是完全相同的。
   無源晶振工作原理 如果把交變電壓施加于石英晶片兩個(gè)電極之間，當(dāng)交變電壓的頻率與石英晶振固有振動(dòng)頻率一致時(shí)，通過逆壓電效應(yīng)，晶片便產(chǎn) 生機(jī)械振動(dòng)。同時(shí)又通過正壓電效應(yīng)而輸出電信號(hào)。一般石英晶體諧振器的頻率范圍可以從數(shù)百赫茲到幾百兆赫茲。 石英晶體諧振器的特性 等效電路
     工作原理：有源晶振電路有反饋型和負(fù)阻性兩種，通常用反饋型振蕩電路。
主要技術(shù)要求 主要內(nèi)容包括：工作頻率、輸出電平和輸出阻抗、頻率準(zhǔn)確度、頻率穩(wěn)定度、老化率、頻率微調(diào)范圍、壓控特性、開機(jī)特性、功率消耗。