泰艺电子讲座

袁榮澤03/22/2002石英元件簡介泰藝電子大綱Whyquartz?石英元件應用石英晶體切割角度,溫度曲線圖CrystalOscillator種類及規格簡易製程介紹/ApplicationNotesTechnologyRoadMap/泰藝電子集團產品發展趨勢

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.WhyQuartz?

物理觀點：壓電效應溫度係數小：-10

C~60

C<10ppm之變化

LowLoss：HighQ經濟觀點：SIO2為地球上最多之元素，人工水晶技術成熟,取材容易且便宜。

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.1880PiezoelectriceffectdiscoveredbyJacquesandPierreCurie1905 Firsthydrothermalgrowthofquartzinalaboratory-byG.Spezia1917 Firstapplicationofpiezoelectriceffect,insonar1918 Firstuseofpiezoelectriccrystalinanoscillator1926 Firstquartzcrystalcontrolledbroadcaststation1927 Firsttemperaturecompensatedquartzcutdiscovered1927 Firstquartzcrystalclockbuilt1934 Firstpracticaltemp.compensatedcut,theAT-cut,developed1956 Firstcommerciallygrownculturedquartzavailable1956 FirstTCXOdescribed1972 Miniaturequartztuningforkdeveloped;quartzwatchesavailable1974 TheSC-cut(andTS/TTC-cut)predicted;verifiedin19761976Taitienstartedtoproducetuningforkwatchcrystals1982 FirstMCXOwithdualc-modeself-temperaturesensing1998FirstcommercialAnalogcompensatedone-chipASICforTCXO.MilestonesinQuartzTechnology

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.HOMESSAWX’TALSAWX’TALX’TALSetTopBoxBStunerSAWX’TALCordless

telephoneSAWX’TALSAWX’TALVCXOVideodiscAudiosystemDigitalaudiodiscplayerPCMdigital

audiovideo

recorderVCRTV

cameraCableModemAdsl8MM

Video石英元件的應用範圍(一)SAWVCXO取材自日本KYOCERASatellitebroadcastingMarine

communicationCATV

systemPagerCATVstationCentraltelephoneexchangeGPSBaseStationSAWOCXOSAWX’TALHighly-interactiveopticalvisualinformationsystemSAWTCXOSAWOCXOTVHandyPhoneBroadcastingstationSAWOCXOTVSAWX’TALSAWTCXOSAWX’TALSAWX’TAL石英元件的應用範圍(二)SAWTCXO取材自日本KYOCERASAWOCXO兩種基本的石英元件

BAWDevice:BulkAcousticWaveDevice

體波元件

SAWDevice:SurfaceAcousticWaveDevice

表面波元件Freq.UplimitMechanical,~100MHzEtching,~1GHzFreq.Uplimit60MHz~4GHzBAW&SAW

WaveGeneration

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.Frequency-Temperaturevs.Angle-of-Cut

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.Desiredfvs.TforSC-cutResonatorforOCXOApplicationsFrequencyOffset(ppm)Frequencyremainswithin1ppmovera250C

rangeaboutTiTemperature(0C)20151050-5-10-15-2020406080100120140160OscillatorAcronyms

XO…………..CrystalOscillatorVCXO………VoltageControlledCrystalOscillatorTCXO………TemperatureControlledCrystalOscillatorTCVCXO..…TemperatureCompensated/VoltageControlledCrystalOscillator

OCXO………OvenControlledCrystalOscillatorOCVCXO.….OvenControlled/VoltageControlledCrystalOscillator

MCXO………MicrocomputerCompensatedCrystalOscillator

RbXO……….Rubidium-CrystalOscillator

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.{1.Voltagecontrol(VCXO)2.Temperaturecompensation(TCXO)EquivalentCircuitofaResonator()+DL01SCC2CffSymbolforcrystalunitCLC1L1R1C0CL～～

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.XO/VCXOFrequency-Temperaturevs.Angle-of-Cut

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.CrystalOscillatorfvs.TCompensation

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.AnalogTemperatureCompensatedX’TALOscillator

BLOCKDIAGRAM

T/VTransferCubicGeneratorTSENSORVCXOEEPROM/PROM類比式溫度補償石英振盪器X’TAL1CSBUFFVREFUTILX’TAL2SCLKDIOCSVDDTemperatureVoltage

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.XVoltageTuneOutputTemperatureSensorCompensationNetworkorComputerXOOvencontrolXOTemperatureSensorOven

CrystalOscillator(XO)

TemperatureCompensated(TCXO)

OvenControlled(OCXO)CrystalOscillatorCategories-400C-10ppm+10ppm250CT+850C-400C0+1ppm-1ppm+850CT-400C+1x10-8-1x10-8+850CT

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.CrystalOscillatorCategories

Thethreecategories,basedonthemethodofdealingwiththecrystalunit'sfrequencyvs.temperaturecharacteristic,are:XO,crystaloscillator,doesnotcontainmeansforreducingthecrystal'sfvs.Tcharacteristic(alsocalledPXO-packagedcrystaloscillator).TCXO,temperaturecompensatedcrystaloscillator,inwhich,e.g.,theoutputsignalfromatemperaturesensor(e.g.,athermistor)isusedtogenerateacorrectionvoltagethatisappliedtoavariablereactance(e.g.,avaractor)inthecrystalnetwork.Thereactancevariationscompensateforthecrystal's

fvs.Tcharacteristic.

AnalogTCXO'scanprovideabouta20Ximprovementoverthecrystal'sfvs.Tvariation.OCXO,ovencontrolledcrystaloscillator,inwhichthecrystalandothertemperaturesensitivecomponentsareinastableovenwhichisadjustedtothetemperaturewherethecrystal'sfvs.Thaszeroslope.

OCXO'scanprovidea>1000Ximprovementoverthecrystal'sfvs.Tvariation.

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TAITIENELECTRONICSCO.,LTD.PARTIPROCESSZ生產流程研磨角度測量切割示意圖影響品質之重要參數X’talblankXray發射接收角度溫度特性厚度頻率表面粗度阻抗角度溫度特性PARTIPROCESSZ生產流程腐蝕＆清洗曲鍍研磨成形示意圖影響品質之重要參數尺寸頻率特性曲度(弧尖度)阻抗厚度頻率表面粗度,清潔度阻抗PARTIIPROCESS生產流程晶片

鑲崁鍍電極示意圖影響品質之重要參數清潔度(無塵室管理)阻抗清潔度(無塵室管理)阻抗銀膠量,位置阻抗PARTIIPROCESS生產流程封蓋頻率調整示意圖影響品質之重要參數清潔度(無塵室管理)阻抗清潔度(無塵室管理)阻抗露點(溼度)老化氣密性老化CrystalOscillator(1)1/CL=1/C01+1/C02+1/(C03+Cv)CrystalOscillator(2)1/CL=1/C1+1/C2NegativeResistanceICVRX’talCGCDFeedbackResistorFeedbackresistancevsNegativeresistanceN.R.+_Frequency10MHz30MHz50MHzF.R.=100KOhmsF.R.=10KOhmsF.R.=2KOhmsYEARDEMO035-B10/31/2001YEARDEMO036-B10/31/2001YEARDEMO037-B10/31/2001YEARDEMO038-B10/31/2001YEARDEMO058-A10/31/2001FrequencytrendshigherINVERTEDMESADEMO034-A40MHzfundamentalATcrystal:thickness0.04mm150MHzfundamentalATcrystal:thickness<0.01mm～～INVERTEDMESADEMO034-AINVERTEDMESADEMO033-B38.88MHzOCXOPhaseNoiseTestdata10KHz<145dBc/Hz100Hz<115dBc/Hz1Hz<60dBc/Hz泰藝電子股份有限公司TAITIENELECTRONICSCO.,LTD10MHzOCXOPhaseNoiseTestdata10Hz<110dBc/Hz100Hz<130dBc/Hz1KHz<145dBc/Hz泰藝電子股份有限公司TAITIENELECTRONICSCO.,LTDFrequencystabilityvs.Temperature泰藝電子股份有限公司TAITIENELECTRONICSCO.,LTDSquarerootofAllanVarience,<5.0x10-10泰藝電子股份有限公司TAITIENELECTRONICSCO.,LTD3.3x10-11PECLOUTPUTXO/VCXO泰藝電子股份有限公司TAITIENELECTRONICSCO.,LTD11.49.6Unit:mm2

Max.Pad#1:Vcon(VCXO),NC(XO)#2:OE#3:GND#4:OUTPUT#5:OUTPUT#6:VCC#1#2#3#4#5#603/22/20022002Q12001Q12001Q22001Q32001Q4DEMO042-B2002Q22002Q3

公司沿革1976年

創立泰晶電子股份有限公司，生產音叉式石英振盪子。1979年

泰晶電子併入泰電電業股份有限公司。1983年

於曼谷成立泰國東邦電子(ORIENTALELECTRONICSCORPORATION)。1984年開始生產AT切割角度石英振盪子。

1985年開始生產石英振盪子專用晶片。1986年開始生產石英振盪器。1987年

泰國東邦電子開始量產AT切割角度石英振盪子。1988年與華邦電子研發石英振盪器專用ASIC。1989年啟用樹林廠。1993年樹林廠榮獲ISO9002

認證,並開始量產陶瓷封裝的可變電壓控制石英振盪器。開始生產AT&T

專用S-type

可變電壓控制石英振盪器深圳華晶電子開始量產石英振盪子/振盪器。1994年與AT&T共同開發出C-type(7.5x5x1.5mm)石英振盪器DEMO004-BPAGE1OF3

公司沿革1995年樹林廠開始量產小型化陶瓷封裝表面黏著石英振盪器。1996年泰國東邦電子通過INTERTEKISO9002認證。深圳華晶電子(二廠)通過CCIBISO9002認證。研發成功尺寸8x4.5x1.5mm

表面黏著石英振盪器。1997年南京泰電電子成立。主要產品為石英振盪子和溫度補償石英振盪器。1998年參與投資設立江西萬安華晶電子有限公司，以高壓合成爐生產石英晶棒。深圳華晶電子(一廠)通過ISO9002認證。東邦電子更名為泰電泰國電子TAITIEN ELECTRONICS(THAILAND)CO.,LTD.。

南京泰電電子(二廠)成立於南京,開始可變生產電壓控制石英振盪器。DEMO004-BPAGE2OF3

公司沿革

1999年

南京泰電電子(一,二廠)通過ISO9002

認證。研發出表面封裝產品全自動生產設備。

於南京協助成立泰創電子(NTVT)，生產