MEMS晶振与石英晶振的比较分析

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1、４００－８８８－２４８３MEMS硅晶振VS石英晶振（连载一）之前言好久没写点东西了，最近抽空写了篇《MEMS硅晶振VS石英晶振》（连载），文章从石英晶振基础开始讲，涉及到石英晶振的生产工艺、以及MEMS硅晶振的详细介绍。并对两个者进行了相关比较。意在让大家更多的了解些新的产品技术，当然也推一下产品哈。下面写一下目录：一、认识石英晶振二、石英晶振的工艺三、石英晶振的危机四、STIMEMEMS硅晶振五、STIMEMEMS硅晶振的十二大优势六、SITIMEMEMS硅晶振的七大种类产品七、SITIMEMEMS硅晶振的机会八、

2、SITIMEMEMS硅晶振专业推广商---北京晶圆简介九、后记MEMS硅晶振VS石英晶振（连载二）之认识石英晶振其实石英晶振这种说法本身并不十分准确，但长久以来大家已经形成了习惯，那就这样写呵。石英晶振大体可以分为有源与无源两大种类，我们分别介绍一下：首先是无源晶振，无源晶振也叫晶体、谐振器。英文名称是：crystal或Xtal。无源晶振是大陆的叫法，其主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。根据引线状况可分为直插（有引线）与表面贴装（无引线）两种类型。现在常见的主要封装型号有HC-49U、HC-49S、UM

3、-1、UM-4、UM-5与SMD。其工作时，自身不能产生振荡，需借外围电路（电容）配合才可产生振荡。常见的形状如下图所示：同样，有源晶振也是大陆的叫法，又叫钟振、晶振、振荡器。英文名称是：oscillator。其除了石英晶片、基座、金属外壳、银胶、银等成分组成之外，还需要起振芯片（也叫线路）。正是因为将振荡电路嵌入了产品之内，所以只要给其所需要的电压，便可以产生振荡。基中压控振荡器（VCXO）、温补振荡器（TCXO）等也属于有源晶振的范畴。一般普通的有源晶振都是四脚表贴的，常见的主要封装型号有7050、5032、32

4、25、2520。如下图所示：目前国内很少有能生产2520封装尺寸的振荡器厂商。无论有源晶振还是无源晶振，都是为系统提供稳定时钟信号的器件。那我们在实际应用中，是选择有源晶振还是无源晶振呢？一般无源晶振由于成本低廉，被广泛用于电视、电话、电子玩具等消费产品中，而一些对稳定性或其它方面有要求的，如通信、监控等产品，一般会选择使用有源晶振。MEMS硅晶振VS石英晶振（连载三）之石英晶振的工艺尽管石英晶体振荡器的应用已有几十年的历史，但因其具有频率稳定度高、成本相对较低这一特点，故在电子技术领域中一直占有重要的地位。尤其是信

5、息技术（IT）产业的高速发展，更使这种晶体振荡器焕发出勃勃生机。石英晶体振荡器目前广泛应用于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子产品中。小型化、片式化、低噪声化、低成本、超薄、低功耗、频率高精度化与高稳定度及高频化，是现代电子工业对石英晶体振荡器提出的新的要求。事实上石英晶体振荡器在发展过程中，也面临着自身技术发展无法满足飞速发展的电子工业对其性能要求的潜在威胁和挑战。从石英晶振的制作工艺看，这些需求对石英晶振来讲，确实是一个无法克服

6、的障碍。上图显示了石英晶振的生产工艺流程，石英晶振的生产要包括切割、披银、点胶、微调、起振芯片（有源）、密封等数十道工序，而且需要大量的人工参与。这就好比一条铁链，其结实程度取决于拉力最差的那条环节。下面我们看一下石英晶振的大体生产工艺流程：首先，切割：我们要在石英晶棒上面进行打磨、切割。切割出该频点相对应的石英晶片，（这里面要注意的是，石英晶片与频点是一一对应的关系。）这时候的切割角度决定了石英晶振的基本频率偏差。其次，披银：为了提高工作精度，所以要在切割好的石英晶片上面镀一层纯银。第三步：点胶：要在基座上面用银胶

7、（导电胶）固定，这个时候的固定角度再一次决定了石英晶振的基本频率偏差。第四步：微调：这时候配合测试设备，就可以测量石英晶振的输出频率了，在测试的时候可以再次补银做微调，以提高工作精度。第五步：如果是无源晶振的话，就可以充满氮气密封了。而有源晶振，则还需加起振芯片，然后氮气密封。整个个工序都需要严格的环境下制作，对工作环境的管控不严，或生产人员的稍不注意都会对石英晶振的质量产生最直接的影响。我们再返过头来看一下，现代电子工业对石英晶振的要求：1、片式化、薄型化：石英晶振不同的频点需切割不同的晶片，而对于小体积、薄型的工

8、艺，是非常复杂的，就算能做到，也将会导致性能的降低。2、高精度、高稳定度：石英晶振内部的石英晶片需渡一层纯银，所以石英晶振需用惰性气体---氮气密封在金属壳与基座形成的空腔内。长时间工作后，会由于老化、震动等因素，造成“漏气”现象。直接将石英晶片上面的银氧化，这就是为什么石英晶振会有停振、不起振现象。另外由于石英的“温漂”特性，也将使其在全温工