第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)石英晶體元器件生產(chǎn)產(chǎn)量已明顯超過國外生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品品質(zhì)基本與國外廠家水平一致，有明顯的價格優(yōu)勢。但對一些要求較高的產(chǎn)品在穩(wěn)定性和一致性方面與國外廠家有一些差異，但通過我國晶體 行業(yè) 、科研人員對工藝技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備的改善、差異會越來越小。

 第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

為了要讓石英晶體更小，同時還保有高精確度、高穩(wěn)定性、高頻和低功耗等特性，因此將微機(jī)電（MEMS）技術(shù)應(yīng)用到石英（Quartz）生產(chǎn)工藝中的QMEMS工藝也因此誕生。QMEMS的核心在于采用半導(dǎo)體工藝的光蝕刻（Photolithography）技術(shù)，相較于以硅為原料的MEMS，QMEMS以石英為原料來進(jìn)行微型顯影蝕刻的精密加工，可以使石英晶體的芯片形狀保持均一，進(jìn)而避免石英晶體元件的CI值、頻率精確度等特性不均。

機(jī)械加工與QMEMS光蝕刻工藝比較

   
 不僅如此，新的QMEMS工藝還能做到許多傳統(tǒng)工藝做不到的事，例如在小型化音叉型晶體時，采用微機(jī)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的晶體成形結(jié)構(gòu)，使音叉的振動臂上形成三維槽體，通過增加電極面積來降低CI值。Epson Toyocom也利用QMEMS做出精細(xì)的雙T結(jié)構(gòu)陀螺儀傳感器，進(jìn)而能運(yùn)用石英晶體振蕩的高精確性來實現(xiàn)高性能的角速度變化感測功能。

此外，通過將晶體芯片的激振部分進(jìn)行薄型化加工處理，可以在保持芯片強(qiáng)度的同時，實現(xiàn)高頻中的基本波振蕩（High Frequency Fundamental；HFF）。相較于以奇次諧波實現(xiàn)高頻振蕩的方式，激發(fā)基本波高頻振蕩的HFF具有高穩(wěn)定性的特色，適合要求頻率穩(wěn)定性和高頻化的光傳輸裝置、手機(jī)或WiMax的基地臺骨干網(wǎng)絡(luò)。

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

因晶振具有不可替代性，晶振市場會越來越大，種類會越來越多，體積會越來越小，精度會越來越高，晶振的發(fā)展基本是被動的發(fā)展，從大型、低精度向小型化，高精度的發(fā)展是隨著各種電子產(chǎn)品的功能化、小型化、高精度的發(fā)展而發(fā)展。

1、小型化、薄型化和片式化

為滿足以移動電話為代表的便攜式產(chǎn)品輕、薄、短、小的要求，石英晶體振蕩器的封裝由傳統(tǒng)的裸金屬外殼向覆塑料金屬和陶瓷封裝轉(zhuǎn)變，近年來TCXO器件平均縮小了30多倍，有的近100倍。采用SMD封裝的TCXO的厚度不足2mm，5×3mm尺寸的器件已經(jīng)上市。在幾種主要類型的石英晶體振蕩器中，TCXO的體積縮小最明顯，其次是VCXO。石英晶體振蕩器體積的進(jìn)一步縮小，使得晶體振子的頻率可變范圍變小，并使溫度補(bǔ)償困難化。同時，片式封裝的回流焊作業(yè)至少要在240℃下一直持續(xù)約10秒鐘，如不采取局部散熱措施，很難使石英晶體振子的頻率偏移量控制在±0．5×10－6范圍內(nèi)，需要說明的是：此類器件遠(yuǎn)未進(jìn)入微型化的極限，體積的進(jìn)一步縮小仍有一定的余量。

2、高精度與高穩(wěn)定化

移動通信技術(shù)的發(fā)展之所以能使石英晶體振蕩器煥發(fā)出勃勃生機(jī)，關(guān)鍵在于其具有很高的頻率精度和穩(wěn)定度，目前即使是無補(bǔ)償式的晶體振蕩器，其總精度也能達(dá)到±25ppm。在TCXO、VCXO和OCXO三種類型的器件中，OCXO的頻率穩(wěn)定度最高，而VCXO的頻率穩(wěn)定度則相對稍許遜色一些。

在0～70℃范圍內(nèi)，VCXO的頻率穩(wěn)定度一般為±20～100ppm，而OCXO在這一溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定度一般為±0．0001～5ppm。VCXO主流產(chǎn)品的頻率穩(wěn)定度大多控制在±25ppm以下，頻率調(diào)整范圍可達(dá)±25～±100ppm，老化率低于±2ppm／年。目前，OCXO產(chǎn)品的一般水平是：頻率穩(wěn)定度在±0．001ppm（－20～60℃），年老化率低于±0．05ppm。雖然OCXO體積較大，但在精密頻率計數(shù)器、頻譜及網(wǎng)絡(luò) 分析 儀、基站及導(dǎo)航等領(lǐng)域中仍被廣泛應(yīng)用。

3、低噪聲，高頻化

在全球定位系統(tǒng)（GPS）中是不允許頻率顫抖的，相位噪聲則是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數(shù)。對OCXO器件來說，GPS系統(tǒng)往往要求其具有較高的抑制相位噪聲的能力。這使得OCXO主流產(chǎn)品的相位噪聲性能有了很大改善。目前除VCXO外，其它類型的晶體振蕩器的最高輸出頻率一般不過200MHz。目前，提高VCXO振蕩頻率主要依靠石英晶體SAW諧振器、變?nèi)荻O管、串聯(lián)電感器及放大器組成的壓控SAW振蕩器（VCSO）來完成。

在GSM和PDC等移動電話所有的振蕩器中，頻率較高的是UCV4系列壓控振蕩器（VCO），其頻率蕩圍為650～1700MHz，電源電壓為2.2～3．3V，工作電流為8～10mA。

4、低功耗，啟動快

不同類型的石英晶體振蕩器的工作電壓不同，但應(yīng)盡可能的采用3．3V的電源電壓。低電平動和低電流消耗已成為一個趨勢，目前很多TCXO和VCXO產(chǎn)品的電流損耗不超過2mA。

石英晶體振蕩器在快速啟動技術(shù)方面也取得了突破性進(jìn)展。***精工、愛普生公司生產(chǎn)的VG－2320SC型VCXO石英晶體振蕩器在±0．1ppm規(guī)定值范圍內(nèi)，其頻率穩(wěn)定時間小于4ms。在1ms以內(nèi)輸出振蕩信號的振幅可達(dá)到額定值的90％。***東京陶瓷公司生產(chǎn)的表面貼裝TCXO，在振蕩啟動4ms后，其幅值可達(dá)到額定值的90％。OAK公司的10～25MHz的OCXO等產(chǎn)品則可在5分種的預(yù)熱時間內(nèi)達(dá)到±0．01ppm的穩(wěn)定度。

此外，目前絕大多數(shù)石英晶體振蕩器的輸出邏輯與TTL、高速CMOS（HCMOS）或TTL／HCMOS兼容，因而提高了器件的適應(yīng)性和設(shè)計的靈活性。

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