ویفر کوارتز پیزوالکتریک برای اجزای SAW

کوارتز پیزوالکتریک

1. خواص کریستال کوارتز

کوارتز، یک ماده پیزوالکتریک بسیار مهم، ماده اولیه برای ساخت تشدیدگرهای کریستال کوارتز است.ویژگی اصلی آن این است که اتم ها یا مولکول های آن به طور منظم مرتب شده اند، که تقارن شکل را در مقیاس ماکروسکوپی منعکس می کند.در اثر میدان الکتریکی، کریستال تنش ایجاد می کند و تغییر شکل می دهد، در نتیجه ارتعاش مکانیکی ایجاد می کند و فرکانس خاصی به دست می آورد.تشدید کننده های کریستال کوارتز با استفاده از ویژگی های اثر پیزوالکتریک معکوس آن ساخته می شوند.

2. خواص بستر کوارتز

کریستال کوارتز در حال حاضر پر استفاده ترین کریستال است و یک ماده الکترونیکی مهم است.هنگامی که یک ویفر کوارتز بریده شده در جهت خاصی تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد، یک میدان الکتریکی یا بار متناسب با تنش ایجاد می شود.این پدیده اثر پیزوالکتریک مثبت نامیده می شود.برعکس، وقتی ویفر کریستال کوارتز در معرض میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، کرنشی متناسب با میدان الکتریکی ایجاد می‌کند.این پدیده اثر پیزوالکتریک معکوس نامیده می شود.اثرات مثبت و معکوس در مجموع اثر پیزوالکتریک نامیده می شود.ویفر تک کریستال کوارتز نه تنها دارای اثر پیزوالکتریک است، بلکه دارای ویژگی های مکانیکی، الکتریکی و دمایی عالی است.تشدید کننده ها، نوسان سازها و فیلترهایی که با ویفر کوارتز تک کریستال طراحی و ساخته شده اند، مزایای برجسته ای در تثبیت فرکانس و انتخاب فرکانس دارند.

3. فرآیند تولید ویفر کوارتز برش Z و ST

برای تولید یک تشدید کننده کریستال کوارتز با عملکرد خوب، علاوه بر طراحی مناسب و مواد اولیه عالی، فرآیند تولید بستر کوارتز تک کریستال نقش تعیین کننده ای خواهد داشت.مراحل تولید خاص به شرح زیر است:

ابتدا قطعات خام دسته بندی می شوند.به دلیل خطای بزرگ زاویه برش قطعات خام کوارتز، ابزار جهت دار اشعه ایکس باید برای مرتب سازی زاویه قبل از پردازش خشن استفاده شود.سپس با توجه به نیاز، زاویه مناسب قطعه خام را برای پردازش انتخاب کنید، یعنی چسباندن نوارها، برش کریستال های بذر، گرد کردن و غیره.

سپس فرآیند سنگ زنی بستر کوارتز انجام می شود که به طور کلی به سنگ زنی درشت، آسیاب میانی و آسیاب ریز تقسیم می شود.آسیاب درشت عمدتاً برای برش زاویه و ضخامت ویفرهای کوارتز است، در حالی که آسیاب میانی و آسیاب ریز برای تنظیم دقیق ضخامت ویفر تک کریستال کوارتز است.

ویفر کوارتز پس از آسیاب، به منظور اطمینان از کیفیت سطح ویفر و پایداری و قابلیت اطمینان کریستال در حال استفاده، صیقل داده و تمیز می شود.هرچه ویفر ضخیم تر باشد، تأثیر بیشتری بر عملکرد ارتعاش و مقاومت کریستال خواهد داشت.بنابراین، روش حکاکی عمیق برای حذف لایه سطحی سست ویفرهای کوارتز تک کریستال ناشی از آسیاب موثرتر است.

نصب و توزیع به این صورت است که به آرامی صفحه کوارتز را با الکترود آبکاری شده بین دو صفحه فلزی تکیه گاه روبان قرار دهید.اجازه دهید دو صفحه فلزی دارای شکاف، صفحه کوارتز را محکم ببندند و سپس پوشش را روی تماس بین الکترود و صفحه فلزی اعمال کنید.لایه بالایی چسب رسانا باعث می شود که فیلم الکترود با ورق فلزی از طریق چسب رسانا روی لبه تماس برقرار کند تا اتصال الکتریکی ایجاد شود.

مدولاسیون فرکانس یک مرحله کلیدی در تولید نوسانگرهای کریستالی است، یعنی تنظیم فرکانس تشدید نوسانگر کریستالی برای برآوردن نیازهای طراحی.روش های مدولاسیون فرکانس انواع مختلف نوسان سازهای کریستالی متفاوت است.روش ها مدولاسیون فرکانس پوشش خلاء و مدولاسیون فرکانس ویفر پولیش هستند.برای تولید اسیلاتورهای کریستالی با ارزش افزوده فنی کم و نیازهای هزینه نسبتاً بالا، اغلب از فرآیند مدولاسیون فرکانس ویفر پولیش استفاده می شود.

در نهایت، فرآیندهای بسته بندی پوسته، چاپ و اندازه گیری محصول نهایی انجام می شود.

4. کاربرد و توسعه ویفر کوارتز

قطعات الکترونیکی ساخته شده از خواص فیزیکی ویفرهای کوارتز دارای ثبات فرکانس بالایی هستند و به طور گسترده در مدارهای دیجیتال، کامپیوتر، ارتباطات و سایر زمینه ها استفاده می شوند.ویفر کوارتز به عنوان منبع فرکانس و مرجع فرکانس در مدارهای الکترونیکی عمل می کند.

همانطور که مقیاس صنعت اطلاعات و صنعت الکترونیک در کشورهای مختلف همچنان در حال گسترش است، دامنه کاربرد نوسانگرهای کریستالی همچنان در حال گسترش است و باعث رشد مداوم مقیاس بازار آن می شود.در حال حاضر، بازار تقاضای زیادی برای محصولات نوسان ساز کریستالی با دقت بالا، فرکانس بالا، پایداری بالا و کم مصرف دارد.در عین حال، با توسعه محصولات الکترونیکی در جهت بسیار نازک، کوچک سازی و یکپارچه سازی عملکردی، محصولات نوسان ساز کریستالی نیز به کوچک سازی، نوع تراشه و یکپارچه سازی ارتقا یافته اند.بنابراین، باید فضای زیادی برای پیشرفت در فناوری تولید صنعت ویفر کوارتز وجود داشته باشد.