石英晶體諧振器屬于電子元器件行業中的石英晶體元器件子行業。電子元器件是電子信息產業的基礎產業,是推動我國電子信息產業發展的重要支撐力量。行業分類大致如下圖所示:

電子元器件分類示意圖

我國石英晶體諧振器行業發展歷程及行業產品分類狀況(圖)(圖1)

    1、石英晶體元器件產品的基本原理

    石英晶體元器件的主要功能性材料是二氧化硅(SiO2)結晶體,其形態規則、晶瑩、透明,因此也被稱為“水晶”。

    水晶具有穩定的物理化學特性,它不僅是較好的光學材料而且是較好的壓電材料。水晶材料在外部壓力的作用下產生形變,同時產生電極化,極化強度與壓力成正比,這種特性被稱為“正壓電效應”。反之,當將電場作用于水晶材料時會產生形變,形變大小隨電場強度成正比,此特性被稱之為“逆壓電效應”,此效應的存在使得水晶材料在電場作用下產生應力而形變,從而產生機械振動,獲得特定的頻率。

    水晶材料作為機械能和電能的轉換元件,經過切割、打磨等精密工序加工制成晶片后,在其兩端鍍上金屬電極,在電流作用下由于逆壓電效應便產生諧振,從而在特定的條件下具有固定的振動頻率。水晶材料還具備一定的溫度特性、老化特性和頻譜特性,當外加電壓的頻率與水晶材料固有的頻率完全一致時,電路中的電流便達到最大,體現了其諧振特性,以此制成的電子元器件稱為石英晶體元器件。

    水晶材料由于品質因數較高,而且受溫度影響所造成的頻率偏移較小,相對其他振蕩元器件更加準確和穩定,被廣泛的運用于各類頻率控制、頻率穩定、頻率選擇和計時系統中,特別適用于對頻率準確度要求較高的電子產品,如通訊、資訊、網絡、汽車電子、家用電器和石英鐘表等領域,是各類電子產品中不可或缺的基礎元件。

    2、石英晶體諧振器行業的發展歷程

    中國產業信息網發布的《2014-2019年中國石英諧振器行業市場研究與投資戰略規劃報告》指出:上世紀六、七十年代以來,隨著世界電子科技水平的迅猛發展,世界石英晶體諧振器市場迎來了持續快速的增長。作為標準頻率源或脈沖信號源,石英晶體諧振器提供了高精度的頻率基準,逐步由高端軍用電子設備應用拓展到民用電子產品的廣闊領域中,被廣泛的應用于消費類電子產品、小型電子類產品、資訊設備、移動終端、網絡設備和汽車等領域,成為電子工業的基礎元器件?;谄鋬灹嫉奶匦院偷统杀镜膬瀯?,石英晶體諧振器在未來較長的時期內是其他元器件所難以替代的。在日本,石英晶體諧振器被稱為“工業之鹽”。

    隨著我國電子信息產業的高速發展,信息產業整體技術的穩步提升,相關產業集群效應優勢明顯,電子信息產業制造中心地位進一步增強。石英晶體諧振器行業作為電子信息產業的基礎一直以來就是我國重點扶植和發展的基礎產業之一。自上世紀九十年代初期以個人電腦(PC)為代表的資訊設備逐步普及并形成規模量產以來,我國石英晶體諧振器行業成長迅速,各類產品市場規模逐年遞增。

    3、石英晶體諧振器產品的分類

    石英晶體諧振器(簡稱“晶體諧振器”)指利用石英晶體的壓電效應而制成的頻率元件,是涉及計時、控頻等電子設備的必備基礎元器件,其類別通常以切割方式、頻率(KHz 或MHz)、精度(PPM)、尺寸(mm×mm)、封裝模式以及用途的不同進行區別。根據頻率特性,常見的石英晶體諧振器分為如下兩類:

石英晶體諧振器分類(頻率特性)

類別
頻率高低
切型
類型
頻率范圍
音叉晶體諧振器
低頻
音叉晶片切型
 TF 型
 KHz 級
高頻晶體諧振器
高頻
MHz 高頻切型
 AT 型、BT 型
 MHz 級
超高頻切型
 SAW 型
百MHz-GMHz 級

資料來源:中國產業信息網整理

音叉晶體諧振器與高頻晶體諧振器特征

項目
低頻晶體諧振器(音叉)
高頻晶體諧振器
備注
頻率范圍
KHz 范圍,32.768KHZ 頻率較為普遍
MHz 及以上頻率范圍,如12M、26M 等
頻率范圍不同
產品型號
以圓柱底面直徑和高度確定型號:1*4、2*6、3*8 等
外殼和基座為長方形,以底座外形長寬尺寸確定型號:M3225、M2520、M2016、49U/S 等
外型、尺寸不同
性能
計時、時間控制、頻率信號等
提供頻率配套、穩頻輸出的功能
功能不同
主要原材料
水晶、基座、外殼等
水晶、基座、上蓋、導電膠等
主要材料均為水晶
生產工藝
音叉形狀切割工藝,調頻技術難度高
晶片為長方形,調頻工藝相對成熟
晶片切割方式、調頻、焊接各構件的制作方法和成品形態不同
主要設備
切割機、研磨機、被銀機,自動調頻機、燒結設備、自動焊接爐、壓封機、成品分選機及測試設備
切割機、研磨機、被銀機,點膠機、調頻機(離子刻蝕)、封焊機、成品分選測試機
調頻設備、燒結設備、焊接設備,成品分選設備等不同
設備來源
市場上設備來源較少,日本廠商的生產設備為自主研發;國內設備市場供應集中在成品分選設備,其他設備以晶體諧振器廠商自主研發、集成研制為主
市場可供應成套設備,日本、中國臺灣設備技術成熟。國內晶體諧振器廠商核心設備主要依靠外購
低頻晶體諧振器設備來源較少,高頻晶體諧振器設備供應較成熟,但設備集成能力要求較高
應用
主要應用于消費類電子、小型電子類產品、移動終端、網絡設備等產品的計時系統
主要應用于消費類電子、移動終端、網絡設備等產品的頻率配套、穩頻輸出的功能
實現電子產品的不同功能屬性

資料來源:中國產業信息網整理