热冲击对石英晶体谐振器稳定性的影响研究

摘要

分析并研究了瞬时热冲击之一的回流焊对石英晶体谐振器频率稳定性的影响,综合已有研究经验和回流焊后频率的可恢复性,推断薄膜应力是回流焊后频率稳定性的主要影响因子。通过试验发现,薄膜溅射功率降至200 W或薄膜热退火温度升至350℃可有效改善回流焊后谐振器的频率稳定性,回流焊后频率变化量降低(4~5)×10^-6。采用显微拉曼光谱仪对回流焊前、后的石英晶片进行分析发现,其在回流焊后的拉曼特征峰明显往高频移动,推断是由于薄膜热膨胀引起的张应力增大而致石英晶片内压应力增加约8 MPa;随冷却时间延长,薄膜收缩而致石英晶片内压应力减小,频率逐渐恢复。结果表明,薄膜应力变化是回流焊对谐振器频率稳定性的影响机理。