40MHz的石英毛坯厚度竟然跟一根头发一样ELLS-40.000MHz-30-R120-D4-F-T

让我们以一个小测验开始这篇博文:自己猜猜——答案就在文中
40 MHz的石英毛坯有多厚？和（）一样厚？
A:指甲   B:一张普通的打印   C:一根头发
自己猜猜——答案会在文章中出现。但首先，让我们看看这个理论:

一般来说，石英毛坯的谐振频率与石英板的厚度成反比关系。

换句话说，谐振频率越高，所需的石英坯体厚度就越小。这是因为在石英盘的界面之间形成了所谓的驻波。该驻波通过在厚度方向上传播的横向声波的两个界面上的反射而在石英晶片内部建立。最大的机械位移是在垂直于波传播方向的石英板平面内。

在谐振频率下，声波波长的一半的奇数适合石英坯的厚度平面。因此，坯料的厚度是在AT部分生产的石英的主要频率决定尺寸。截面石英晶体通常在以下频率范围内制造:

• 1 MHz ~ 60 MHz，在基本模式下运行
• 30 MHz ~ 250 MHz，泛音模式下运行(第3；5号；7号；第九泛音)

如前所述，由于奇数个半波长应该适合石英坯件的厚度平面，所以可以估计石英板(坯件)的所需厚度d。

除了石英坯的厚度之外，为了计算共振频率f，必须考虑声波在石英材料中的传播速度v。对于AT截面石英，传播速度v约为3320米/秒。基于此，给定频率下所需的厚度d可估算如下:

d ≈ n x x v/f，其中n = 1，3，5，…

在基模中，将在10.0 MHz和40.0 MHz的频率下获得以下厚度的石英坯件:

• 10.0兆赫? d = 166.0微米
• 40.0兆赫? d = 41.5微米

因此，谐振频率为40 MHz的石英坯件是相对较薄的圆盘。它的厚度只有41.5微米，约为0.04毫米。因此，厚度约为人发的直径，约为一张纸厚度的十分之一。所以正确答案是c??

特写显示:40MHz的石英空白大约有一根头发的厚度

为了让您更好地了解照片中头发的位置和石英空白的位置，下面是另一个实验设置:

例如，我们现在如何确保谐振频率的容差仅偏离期望的谐振频率10 ppm(百万分之一)？

如果我们将其转化为石英坯体的标称厚度，则+/-10ppm的共振频率偏差对应的厚度公差仅为+/-0.415 nm。

这是最复杂的机械操作也无法实现的。此外，振荡石英晶体据说是一种成本非常低的元件，也将用于消费领域。

那么，如何实现这种仅+/-10 ppm的低频容差呢？

我们用一个技巧来代替实际中无法实现的机械公差。这是因为石英坯件的谐振频率可以通过耦合附加重量而在非常小的范围内受到影响。

为了理解这个技巧是如何工作的，重要的是要知道石英坯可以在两个电极的帮助下被激发振荡。这仅仅是因为压电效应，我们将在其他地方解释。

石英坯件的相对表面上的两个电极具有非常小的质量，除了坯件的厚度之外，这也影响谐振频率。由于这个原因，石英坯被制造得比计算的稍薄，因为谐振频率由于电极的附加耦合质量而稍有下降。

在通过溅射工艺施加两个电极之后，所产生的谐振频率应该仍然刚好高于最终的标称频率。在石英外壳密封之前的最后一个制造步骤中，真正的“把戏”发生了。

它包括在现有电极上再涂一层极薄的金属层。这是使用另一种溅射工艺完成的，同时连续测量石英盘的谐振频率。该第二溅射过程相对较慢，并且一旦达到精确的标称频率就停止。

在第二次溅射过程中，将“附加质量”施加到坯件上

这种以有目标的和单独控制的方式施加非常微小的附加质量的“技巧”允许非常精确地设置谐振频率，由此可以实现+/-10 ppm或更好的谐振频率公差。这种精度不可能通过纯粹的机械加工步骤来实现。

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