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Fabricação de cristal de quartzo

Fabricação de cristal de quartzo

O processo de fabricação do ressonador de cristal de quartzo foi desenvolvido ao longo de muitos anos e permite que cristais altamente especificados sejam fabricados para muitas aplicações.

Os ressonadores de cristal de quartzo são fabricados para atender a uma ampla variedade de demandas, desde aplicações de baixo custo e muito alto volume, até aqueles itens que precisam atender a especificações muito exigentes.

O processo de fabricação do cristal de quartzo é basicamente o mesmo, mas é adaptado para atender às necessidades do mercado que está sendo fornecido.

Processo de fabricação de cristal de quartzo

Existem várias etapas para a fabricação dos cristais de quartzo. Para dispositivos básicos de alto volume, os estágios necessários para a produção de itens de alta precisão podem ser reduzidos ou excluídos.

Essencialmente, a fabricação do cristal de quartzo começa com a produção dos cristais brutos. Esses cristais completos passam por estágios para produzir os brancos básicos, que são posteriormente processados ​​para criar os cristais que operam na frequência certa. Finalmente, eles são encapsulados e depois testados para garantir que funcionam conforme necessário.

O processo básico de fabricação começa com a introdução do silício bruto e, a partir desse ponto, avança de maneira lógica.

Fabricação: cultivando o cristal

Embora o quartzo ocorra naturalmente em sua forma cristalina, os cristais não têm a qualidade exigida para o ressonador de cristal de quartzo. Consequentemente, os cristais precisam ser cultivados artificialmente sob condições altamente controladas. O cristal sintético é cultivado usando um cristal semente a cerca de 350 ° C e sob pressão muito alta: cerca de 1000 atmosferas. Isso é feito em um forno de crescimento de cristal fabricado especificamente e leva cerca de 45 a 90 dias.

Uma vez que o cristal cresceu, ele é removido do forno e as faces são retificadas com precisão para permitir que os eixos X, Y e Z sejam definidos com precisão e para permitir que o cristal seja segurado com precisão. Como as propriedades dos vários cortes de cristal são definidas pelos ângulos, eles devem ser mantidos com precisão para garantir que o cristal final tenha as propriedades corretas.

Fabricação: corte e lapidação de cristal

Uma vez que o cristal foi formado e, em seguida, seus eixos foram polidos, os próximos estágios envolvem fazer os cristais em branco.

Para criar os espaços em branco, o primeiro estágio é cortar o cristal de quartzo em pequenas 'placas' planas com as dimensões corretas. Isso deve ser feito com cortadores de alta precisão, capazes de cortar exatamente nos ângulos corretos necessários. Essas fatias através do cristal precisam ser um pouco mais grossas do que o exigido para o cristal acabado.

Depois de feitos os primeiros cortes, essas manchas grandes podem ser cortadas em espaços menores. Estes são então lapidados para aproximá-los da espessura necessária.

Além disso, à medida que o blank é aproximado de sua espessura final, o lapidamento precisa se tornar mais preciso e uma pasta de lapidação muito mais fina é usada.

Como o processo de lapidação é abrasivo, ele danifica a estrutura do cristal na superfície do cristal. Isso não apenas permite a entrada de moléculas de gás e outras impurezas que causarão envelhecimento, mas também causa mudanças diretas com o tempo.

Dimensionamento final e gravação

Uma vez que os processos de lapidação foram realizados, as superfícies do cristal são gravadas quimicamente. Isso fornece um acabamento muito mais fino para o cristal e oferece menos oportunidade para a entrada de produtos químicos posteriormente. No entanto, a superfície do cristal precisa ser lavada com muito cuidado após o ataque químico para remover todos os vestígios de produtos químicos externos.

A gravação química também reduz um pouco mais as dimensões, portanto atua como a última etapa de redução do blank às dimensões exigidas.

Eletrodos

Uma vez que o branco do cristal foi fabricado com as tolerâncias e acabamento exigidos, a base do eletrodo é adicionada.

O branco acabado é colocado em uma máscara de evaporação e o vapor de prata ou ouro é depositado na superfície do cristal - estes formam os eletrodos para o cristal. Isso é realizado em uma câmara de deposição de alto vácuo.

O branco do cristal tem então terminais ligados aos eletrodos depositados. Em seguida, é montado em seu suporte.

Ajuste final e vedação

Com os eletrodos fixados é feito o ajuste final do cristal. Isso pode ser obtido adicionando material de eletrodo adicional.

A última etapa da fabricação do cristal é selar o cristal em seu suporte. Normalmente é evacuado ou preenchido com nitrogênio. Como o nitrogênio é inerte, ele evita a entrada de materiais reativos que poderiam causar o envelhecimento do cristal. Um vácuo também pode ser usado de forma semelhante.

Inspeção final

Uma das etapas finais no processo de fabricação do cristal é realizar uma inspeção final. Isso pode ser realizado para garantir que a operação e as características do cristal atendam às especificações exigidas. O nível de inspeção será obviamente determinado pelos limites de custo e especificação final. Pode ser realizado em uma base de lote ou, para elementos de alta precisão mais exigentes, é mais provável que seja realizado individualmente.

Em alguns casos, o cristal pode funcionar a uma temperatura elevada para eliminar os primeiros efeitos do envelhecimento. Como o envelhecimento ocorre em sua taxa mais rápida imediatamente após a fabricação, muitas vezes as unidades de cristal de alta precisão ou fornos de cristal podem envelhecer por cerca de 40 ou 90 dias antes de serem despachados.

A fabricação de cristal de quartzo se desenvolveu ao longo de muitos anos. Os primeiros ressonadores de cristal eram feitos pegando quartzo que ocorria naturalmente e então triturando e lapidando os espaços em branco para o tamanho desejado. Agora, o processo é mais semelhante a uma forma de fabricação de semicondutores com o crescimento de cristais de quartzo sintéticos e, em seguida, usando corrosão química e algumas técnicas de deposição. Agora é um processo de fabricação altamente avançado e preciso.


Assista o vídeo: Cristal de Quartzo branco (Novembro 2021).