石英晶體頻率元器件小型化趨勢

時(shí)鐘產(chǎn)品的尺寸和頻率穩(wěn)定性會(huì)影響終端設(shè)備的尺寸和功耗。電池供電產(chǎn)品的開發(fā)人員尤其需要精確且緊湊的頻率發(fā)生器——這是對(duì)石英晶體市場當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的概述。
石英晶體（或只是石英）在 1920 年代初被開發(fā)成實(shí)用的石英，用于無線電工程。今天，我們?cè)诂F(xiàn)代科技生活中根本離不開石英。近年來，從金屬外殼中的大型 THT（通孔技術(shù)）和 SMD 石英（表面安裝器件）到小型 SMD 石英已經(jīng)發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。對(duì)更小外殼中的高頻振蕩石英的需求一直是這一趨勢的重要推動(dòng)力。由于技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)中的多項(xiàng)創(chuàng)新，在不降低性能或增加成本的情況下顯著減小振蕩石英的結(jié)構(gòu)尺寸成為可能。
目前，外形尺寸為 3.2 x 2.5 毫米廣泛用于各種應(yīng)用，主要與石英的電阻優(yōu)化有關(guān)，以便在定義的工作溫度范圍和 8.0 至 54.0 MHz（AT 基音）頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳振蕩行為。它們可以在高達(dá) 500 μW 的驅(qū)動(dòng)電平下運(yùn)行（在 12.0 至 54.0 MHz 的頻率范圍內(nèi)）。對(duì)于特別苛刻的應(yīng)用，可提供頻率容差高達(dá) ±10 ppm 且溫度范圍為 -55 至 125 °C的組件。

過去幾年，尺寸從2.5 x 2.0 毫米（4 焊盤）到 3.2 x 2.5 毫米（4 焊盤）的 SMD 石英并行開發(fā)，但從未真正流行起來。如果 3.2 x 2.5 毫米封裝太大，您可以依靠大容量產(chǎn)品2.0 x 1.6 毫米（4 墊）。這種封裝類型是非常小的應(yīng)用的趨勢。這種外形的石英設(shè)計(jì)也經(jīng)過了電阻優(yōu)化，旨在實(shí)現(xiàn)最佳的振蕩行為。開發(fā)人員可以使用驅(qū)動(dòng)級(jí)別高達(dá) 400 μW 的版本。更小封裝和更高頻率穩(wěn)定性的趨勢也很明顯。尺寸為 1.2 x 1.0 mm 的最小版本即將發(fā)布。32.768 KHz 石英在 3.2 x 1.5 毫米封裝和 2.0 x 1.2 毫米的低電阻中，現(xiàn)在在終端設(shè)備中很常見。石英市場上有 32.768 kHz 的低電阻石英和標(biāo)準(zhǔn)版本，在 -40 至 +125 °C 的溫度范圍內(nèi)，其負(fù)載能力為 4 至 12.5 pF。開發(fā)人員可以在 +25 °C 的兩個(gè)頻率容差之間進(jìn)行選擇：±10 ppm（可選）或 ±20 ppm（標(biāo)準(zhǔn)）。
越來越多的 IC 制造商將他們的工作基于帶有集成熱敏電阻的 SMD 石英，例如在 2.0 x 1.6 毫米陶瓷外殼中。這種石英越來越多地用于電池供電的通信產(chǎn)品，并取代了耗電（高達(dá) 2 mA）的溫度補(bǔ)償石英振蕩器 (TCXO)。
因此可以得出結(jié)論，近年來，在石英的開發(fā)過程中發(fā)生了看似不可能的事情。在不降低性能或增加成本的情況下，封裝尺寸的小型化取得了進(jìn)展，電子行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步被用來支持為市場準(zhǔn)備越來越多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新解決方案。結(jié)果是封裝尺寸越來越小，頻率穩(wěn)定性越來越高。