晶体制造中角度和厚度的确定

晶体制造中角度和厚度的确定

在石英晶体制造过程中，角度和厚度是两个关键因素，它们决定了最终产品的谐振频率、稳定度和性能。这些参数是根据晶体的切割类型（如 AT 切型、SC 切型）以及其在振荡器、滤波器或谐振器中的预期应用来选择的。

1. 确定晶体角度（切割取向）

切割角度是指石英晶体晶格相对于其晶轴的取向。这个角度决定了晶体的温度稳定度、频率稳定度以及老化特性。

常见的石英晶体切割类型：

2.确定晶体厚度

晶体的厚度决定了它的谐振频率。晶体越薄，产生的频率就越高。

关键公式：厚度与频率的关系

f=C/t

其中：
・f = 谐振频率（Hz）
・C = 材料常数（取决于晶体切割类型，对于 AT 切型石英，通常为 1.67 MHz・毫米）
・t = 石英晶片的厚度（毫米）

根据频率确定的晶体厚度指南：

如何确定正确的厚度：

（1）计算所需厚度：
   根据所需的谐振频率，使用厚度与频率的公式进行计算。

（2）精确切片：
   使用涂有金刚石的锯将石英晶棒切成计算好厚度的薄晶片。

（3）研磨和抛光：
   使用机械或化学研磨的方法将晶体磨薄，直至达到精确的厚度。

（4）微调：
   通过离子束蚀刻或化学蚀刻进一步调整厚度，以满足精确的频率规格要求。

3. 同时调整切割角度和厚度

・在像恒温晶振（OCXO）和温补晶振（TCXO）这样的高精度应用中，必须精确控制切割角度和厚度，以将温度漂移和相位噪声降至最低。
・X 射线对准设备和自动晶片切片机确保精确的角度切割。
・像千分尺和激光干涉仪这样的计量工具用于验证厚度和平整度。

4. 这些因素为何重要

（1）谐振频率控制：晶体的厚度决定了它的工作频率。
（2）温度稳定性：切割角度决定了频率在温度变化时的稳定性。
（3）老化和长期稳定性：正确的切割可减少频率随时间的漂移。
（4）相位噪声性能：精确的切割可提高通信和雷达系统中的低噪声性能。

示例计算：确定厚度

所需频率：10 MHz
石英材料常数（AT 切型）：1.67 MHz・毫米

厚度计算：

t=f/C=1.67/10=0.167mm

为了产生 10 MHz的信号，石英应切割至 0.167 毫米的厚度。

结论

・切割角度决定了晶体的温度稳定性和性能。
・厚度直接影响振荡频率。
・通过精确的切割和厚度控制，制造商能够生产出适用于各种应用的石英晶体，从基本的电子时钟到高端的卫星通信系统。

迪拉尼推荐型号：

XTALHC49UAX
XTAL51UCK-1.4MHz-A
XTAL6035AL
XTAL1612AL
XTAL2016AL