GB-T 3353-1995.pdf

《GB-T 3353-1995.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GB-T 3353-1995.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、I C S 3 1 . 0 3 0 L 9 0 石旨 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 3 3 5 3 一 1 9 9 5 e q v I E C 7 5 8 : 1 9 9 3 人 造 石 英 晶 体 使 用 指 南 G u i d e t o t h e u s e o f s y n t h e t i c q u a r t z c r y s t a l 1 9 9 5 一 1 2 一 2 2 发布 1 9 9 6 一 0 8 一 0 1 实施 国家技术监督局发 布 GB / T 3 3 5 3 - - 1 9 9 5 前言 本标准等效采用I E C 7 5

2、 8 : 1 9 9 3 人造石英晶体规范及使用指南第 2 篇 人造石英晶体使用指南 。 人造石英晶 体是晶体中极为重要的功能 材料， 它具有优良 的压电性 能和光学性能， 广 泛用于电子元 器件和光学设备。1 9 9 3 年4 月I E C / T C 4 9 发布了修改后的I E C 7 5 8 人造石英晶体规范和使用指南 ， 第二版的内容有了较大的修改， 主要是评价人造石英晶体质量的方法， 由原来的Q值改为直接用红外 质量指标a 值测量， 包襄体密度的等级重新进行了 划分， 增加了 腐蚀隧 道密度要求， 对这三个重要技术 参 数规定了测量方法。鉴于以上重大修改， 1 9 9 4 年对G

3、B 3 3 5 2 人造石英晶体 国家标准根据新的 I E C 7 5 8 版本进行了修订， 因此与之配套的本指 南也 做了相应修订。 本标准从生效之日 起， 同时代替G B 3 3 5 3 -8 2 , 本标准由中华人民共和国电子工业部提出。 本标准由电子工业部标准化研究所归口。 本标准起草单位: 国营晨星无线电器材厂和电子部标准化研究所。 本标准主要起草人: 章怡、 经和贞、 谢贤振、 刘承钧。 GB/ T 3 3 5 3 -1 9 9 5 I E C前言 1 ) I E C ( 国际电工委员会) 是由 各国家电工委员会( I E C国家委员 会) 组成的世界性的标准化组织。 I E C的

4、目的是促进电工电子领域中标准化问题的国际合作。为此目的， 除其他活动外， I E C发布国际标 准。国际标准的制定由技术委员会承担， 对所涉及内容关切的任何 I E C国家委员会均可参加国际标准 的制定工作。 与 I E C有联系的任何国际、 政府和非官方组织也可以参加国际标准的制定。 I E C与国际标 准化组织( I S O ) 根据两组织间协 商确定的条件保持密切合作关系。 2 ) I E C在技术问题上的正式决议或协议是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员 会制定的， 对所涉及的问题尽可能地代表了国际上的一致意见。 3 ) 这些决议或协议以 标准、 技术报告或导则 的形式发布

5、， 以推荐的形式供国际上使用， 并在此意义 上， 为各国家委员会认可。 4 )为了促进国际上的统一， 各 I E C国家委员会有责任使其国家和地区标准尽可能采用I E C标准。 I E C标准与相应国家或地区标准之间的任何差异均应在国家或地区标准中指明。 5 ) I E C未制定使用 认可标志的任何程序。 当 宣称某一产品符合相应的I E C标准时， I E C概不负责。 国际标准I E C 7 5 8 由I E C第4 9 技术委员会 频率控制和选择用压电与介电器件 制定。 本标准第二版代替1 9 8 3 年发布的第一版和1 9 8 4 年发布的补充 件N o . 1 0 本标准文本以下列文

6、件为依据: DI S 投票报告 4 9 ( C0) 2 1 84 9 ( C 0) 2 5 2 表决批准本标准的详细资料可在上表列出的表决报告中查阅。 附录 A、 附录B和附录C仅作为参考。 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 人 造 石 英 晶 体 使 用指 南 Gu i d e t o t h e u s e o f s y n t h e t i c q u a r t z c r y s t a l G B / T 3 3 5 3 一 1 9 9 5 e q v I E C 7 5 8 : 1 9 9 3 代替 GB 3 3 5 3 -8 2 范围 本标准给出了使用人造石英晶体

7、的指南。 本标准适用于指导对人造石英晶体进行最有效的利用。本标准不涉及人造石英晶体的所有特性。 2 引用标准 下列标准所包含的条文， 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时， 所示版本均 为有效。所有标准都会被修订， 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB / T 3 3 5 2 -9 4 人造石英晶体 概述 3 . 1 人造石英晶体 人造石英晶体是用水热温差法生长的。在室温下， 高压容器( 高压釜) 中填充部分碱性生长溶液( 如 碳酸钠或氢氧化钠) 。籽晶放置于高压釜上部空间， 碎块的石英培养体放置在高压釜底部， 然后密封加 热。 保持高压釜上部的温度低于底

8、部的温度。因此， 培养体溶质由 对流传递到籽晶上沉积下来。 晶体生长的形状、 大小及物理特性与籽晶取向、 籽晶大小及生长条件有关。一个控制得很好的生长 过程， 可以保证石英晶体形状及大小的一致性和质量的均匀性。 3 . 2 晶轴和晶面的名称 图 I 。表示具有全部天然晶面的石英晶体。这些晶面在人造石英中是不经常出现的。图 I b展示的 是人造石英晶体， 这种晶体是在特定取向的籽晶上生长的。因此， 图 l a 和图 l b所显示的晶体外形是不 相同的。 3 . 3籽晶 选择一些标准取向的籽晶， 这样就可以经济地生长用于制造石英晶体元件的人造石英晶体。 用 Z切及小菱面切的籽晶生长的人造石英晶体，

9、 主要用来加工厚度切变振动模的高频晶体片和面 切变振动模的中频晶体片， 用 Z ， 切的籽晶生长的人造石英晶体， 主要用来加工伸缩和弯曲振动模的低 频晶体片。 在生长的人造石英晶体中的籽晶表面上， 往往覆盖着一层很薄的由气泡和包裹体组成的薄罩。 3 . 4 晶体形状和大小 原生长的人造石英晶体具有特定的生长面。 图 2 表示的是生长在X轴向尺寸小的Z切籽晶上的晶 体的典型形状。如使用其他比例的Z切籽晶或另外切型的籽晶， 将生长另外形状的石英晶体。 人造石英晶 体的 大小由 三个互相垂直的X , Y或( Y ) , Z 或( Z , ) 尺寸来确定， 它们 是沿X轴、 Y ( 或 Y ) 轴、

10、Z ( 或Z ) 轴的 尺寸， 如图3 所示。 尺寸的选择要考虑到: 一方面使生长过程经济: 另一方面使晶 体 片有很高的利用率。同时要注意， 晶体尺寸是制造商和用户之间协商确定的。 国家技术监督局1 9 9 5 一 1 2 一 2 2 批准1 9 9 6 一 0 8 一 0 1 实施 G B / T 3 3 5 3 一 1 9 9 5 由于原生长的石英晶体具有特定的生长面， 如在Y轴或Y 轴的两端的m面或 二面， 因而用来加工 晶体片的有效尺寸比标称尺寸小些。 由于z面的表面不平整及可能不平行， 准确测量最小的 Z 尺寸实际上是很困难的， 要达到精密的 尺寸公差也是很困难的。 由于这些原因，

11、 对尺寸公差要求， 当用户提出比厂家更高的需要时， 应当考虑采 用经部分加 工的石英原料( 有时 称为预 制尺寸石 英或称为石 英棒材) 。 I5 生长区域 每一生长表面上溶质的沉积是连续的， 因此晶体质量基本是均匀的。 然而各个不同的区域沉积的方 式是不同的， 因而沿不同方向的生长有不同的区域， 而这些区域有不同的性质。本标准中所提到的最通 常的生长区中， z区域晶体质量最好， 其次是大 x区域， 再其次是S区域， 所以建议厚度切变及面切变 振动模的晶体片， 应该完全或大部分从 z区域截取， 并建议最后加工好晶体片的电极区只包含z区的 晶体材料。小x区域的质量最差， 因此一般不能用来加工高频

12、晶体片。 图3 a及图 3 6是从适当的生长区切取下来的 A T切型片和X切型片的典型例子。 4 鉴定人造石英晶体质量的方法 人造石英晶体的结构缺陷和化学缺陷的程度与生长条件和所用的掺杂剂有关， 尤其与会引起两个 重要实际后果的生长速率有关。 首先的后果是使晶体的a 级别下降( 即a 值增大) ; 其次使获得特定频率 温度特性的切角不一致。 原来使用石英晶体元件的Q值来说明晶体材料的质量， 制造一个 5 MH z 5 次泛音标准晶体元件将 保证使 Q值反映内部损耗， 但不反映装配损耗及不同制造商的加工工艺的微小差别， 这种晶体元件尺 寸较大， 有时不能从 z区切取。 当消光系数a被用来表明晶体

13、的Q值时， 不久a 值就几乎完全代替了直接的 Q值测量， 因为作为 表明晶体特性的手段 ， 。 值法具有它的能力及优点。它即可以测量小生长区， 也可以分辨生长带结构的 细节。这些测试是非破坏性的， 费用不大， 并且很快。 当 a a s o o 小于 。 . 0 6 c m- ( C级) 时， 最佳切角的分散性很小， 并可与天然石英晶体的分散性相比。因 此， 建议用这种晶体制造具有良好频率温度特性的高频晶体元件。 很好地控制生长过程就能保证一批产品的a 值一致性。 一批中的样品应包括一个沿Z或Z ， 轴最大 厚度的人造石英晶体， 由于a 值与生长速率成正比， 在该批中厚度最大的样品晶体的a 值

14、最大。 因此， 用 这种抽样方法的测试能满足大部分应用。 在G B / T 3 3 5 2 中规定的作为 评价人造石英的另一种测量， 是测试晶体元件的频率温度特性。对切 角的规定是选择具有频率温度特性为线性斜率， 并敏感地随切角而变化的角度。对被测元件形状、 大小 的规定要适合于测定准确的切角。但这种晶体元件的Q值受加工和装配的影响大， 所以不能用它来评 价石英晶体的Q值。 4 . 1 红外辐射吸收法 晶体晶格中含有某些基团， 在特定波数下能吸收红外辐射。 人造石英晶体中最一般的杂质基团是带 氢键的O H， 它的数量可以用 3 4 0 0 - 3 6 0 0 c m- 之间一定波数的红外消光系

15、数来测定。 O H的浓度与石英晶体中机械能的损耗有关 ， 因此红外吸收与R值之间有一定的关系。 图4是从各 个测量点获得的典型校正曲线。 试验方法 按G B / T 3 3 5 2 -9 4 中5 . 5 . 红外吸收 通常用于测定晶体结构的z区。 在小x区 的吸收与Z区的吸收是不同的。 还应当注意， 由于所选择的条件不同， 所得到的红外消光系数也不同， 这些条件是: 进人红外光束窗口的尺寸; 测试点与籽晶的相对位置; 偏振面 ; GB / a 3 3 5 3 一 1 9 9 5 测量环境的湿度和温度; 红外分光光度计偏压的不同。 人造石英红外消光系数 a 的国际循环试验清楚地表明， 每个红外

16、光度计的偏压不同， 它可使用标准 的 a 石英片校准。 4 . 2 检验人造石英晶体质量的其他方法 人造石英晶体结构完整性的检验有许多方法， 但其与晶体元件电性能之间的定量关系目前尚未完 全建立。上面介绍的红外吸收法是一个例外， 它可以用来评价晶体的Q值。 4 . 2 . 1 外观检查 石英晶体元件中应尽量避免有过多的包裹体。 4 . 2 . 2 化学腐蚀法 化学腐蚀法广泛地用于检验天然石英的双晶， 而这种方法对 于人 造石英 是不需要的， 因为人造石 英 的双晶极少。这个方法可以用来揭示腐蚀坑及腐蚀隧道， 作为位错数量的量度。 4 . 2 . 3 x射线形貌法 r 射线或x射线辐射， 可以用

17、来观测晶体中 杂质的总体分布。 因为辐射发黑的程度与杂质浓度和生 长区有关。 x射线衍射图能对晶体的完整性提供有用的数据， 使用发散的x射线束在低 a 值晶体上产生清晰 的劳埃图。 L a n g 的x射线形貌法对于检定晶 体结构缺陷的 分布是有用的。 然而， 应当注意， 所有这些方法与石英晶体元件全部电性能之间还缺乏定量的关系。 5 人造石英晶体的级别 5 . 1 a 级别 晶体的a 值分为六个级别。 A a , A和B级可以用于最高质量的晶体元件. C级主要适用于不但具有 良好的温度特性而且具有低a 值( 高Q值) 的高频石英晶体元件。 D级和E 级主 要于低频石英晶体元 件。对于低频元件

18、来说， 首先要考虑的是使用廉价的大晶体。 5 . 2 在订货时的可选级别 5 . 2 . 1 腐蚀隧道 规定了五个级别。 1 级和 2 级用于特殊的高质量晶体元件， 如高基频或高频S A W 器件， 或用于特殊 工艺如化学腐蚀。 3 级和4 级适合于制造大部分技术用的晶体元件， 5 级适于大部分通用晶体元件。 5 . 2 . 2 包裹体 规定了四个级别。 I a 及 I 级用于特殊要求的高质量光学用途， 如V C R， 或用于光刻工艺。 2 级一般用于高频/ 高质量体波或S AW谐振器， 3 级用于大多数专业和工业用晶体元件。 5 . 2 . 3 铝含量 低铝含量同样减少伴随铝的单价离子( 主

19、要为钠和锉) 。 因此， 当需要抗辐射 及防止 频率变 化时， 必 须控制铝含量。 6 定货项目 定货时应规定下列项 目， 应尽可能采用标准等级和标准值: a )石英的类型( 右旋或左旋) ; b ) 籽晶的取向; c ) 尺寸; d ) a 级别; e ) 仅在有要求时附加的技术要求级别。 c s / T 3 3 5 3 一 1 9 9 5 y R R R RY R / R r 左旋 石英右旋石英 夭然石英晶体 Y口 ， X 左旋 石英 ，x 右 旋 石 英 h 人造石英晶体 图 1 石英晶体轴和面的名称 cs/ r 33 53 一 1 995 小x侧 大x区 图 2 用小 X尺寸 z切籽晶

20、生长的人造石英晶体， 当使用其他比例的 z切 籽晶或其他切型的籽晶时， 即生长其他形状的晶体 。 右旋人造石英中o 0 取向A T切片的位置 z “ 1 小x区 z 区e 降 闰- w l-w l-大 区 z 区s 区 b x切片的位置 图 3 从人造石英晶体生长的z区切割的AT切片和 X切片的典型例子 GB/ T 3 353 一 1 995 Q( x) u 0 ) :.: 1 . 0 0. 6 0.4 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 7 0 年代初人造石英红外吸收系数与Q值有一条关系曲线， 最近重新胶正 的Q/ a u o o 关系式包括了使用无聚光器的现代分光光度计测量.

21、几 。 。 能很好 地通近于旧的曲线上的 Q值， 如图所示。它对恻量的 a 值加了。 . 0 1 a ,-单 位调整量， 并修正到相应的Q值. 虽然在口的调整量是小的， 但它对Q的影 响在高Q低 a 值时表现得很明显. 图 4 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/