如何选用石英晶振监控片
撰文：张严顺
随着经济的发展和社会生活水平的提高，真空镀膜技术在越来越多的领域使用，如何监控淀积的膜厚，目前采用石英晶体振荡监控法和光学膜厚监控法，我司多年来致力于石英晶体振荡监控法的核心部件晶振片研究、生产，并总结了一些经验与同仁共同控讨。
1、原理
石英晶体法监控膜厚，主要是利用了石英晶体的压电效应和质量负荷效应。当晶振片上镀了某种膜层，使晶振片的厚度增加，则晶振片的固有频率会相应的变化。
显然晶体的基频越高，控制的灵敏度也越高，但基频过高时，晶体片会做得很薄，很薄的晶体片易碎，一般选用AT切型频率5～10MHz。采用AT切晶体片，其振动频率对质量的变化极其灵敏，但却不敏感于温度的变化，具有精度高、灵敏度好等独特的优势，非常适合于真空薄膜淀积中的膜厚监控。
2、产品品种
现在市场上常用的有两种频点，标称频率分别为5.000MHz、6.000MHz，这两种规格我司早已批量生产，规格如下表：
标称频率
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5.000MHz
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6.000MHz
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外形
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2.5屈光度 平凸面
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直径(mm)
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Ф12.37
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Ф13.98
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切型
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AT切
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谐振频率
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4.995～5.005MHz
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5.980～5.988MHz
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谐振电阻
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≦20Ω
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材质
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Z料
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Q值
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≧2x106
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根据膜厚控制仪的探头设计不同，采用不同的电极形状如：
单锚 双锚 全双锚
3、电极材料
晶振片的电极对膜厚监控至关重要，目前市场上提供三种标准电极材料：金、银和合金。用户所镀的材料不同，需选用不同的电极材料产品。
金：是最广泛使用的传统材料，它具有低接触电阻，高化学温定性，易于沉积。适合于
镀低应力膜料，如镀Al、Au、Ag、Cu等。
银：适合于镀高应力膜料，如Ni、Cr、Mo、Zr、Ni-Cr、Ti、不锈钢等。
银铝合金：适合于镀介质光学膜，MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2等膜料。
为了提高晶振片的稳定性，增加电极膜与石英晶片的附着强度，我司根据经验总结在镀电极材料之前，先镀一层镉（Cr）效果更好。
最近我司又研制出金银合金电极膜代替镀金电极膜，验证结果在使用性能不变的情况下比金电极膜使用寿命更长。
4、使用过程注意事项
4.1、新的晶振片使用之前应在分析纯中浸泡约1分钟，然后用塑料镊子夹取并用无尘纸或洁净的绸布将分析纯擦拭干净，同时用蘸有酒精的无尘纸或绸布将晶振座擦拭干净，组装晶振片之前用吹气球将晶振片、晶振座及探头的接触弹簧上可能残留的灰尘吹掉，任何晶体和夹具之间的颗粒或灰层将影响电子接触，而且会产生应力点，从而改变晶体振动的模式，晶振片装好后再一次用吹气球吹晶振片的表面，去除散落的灰尘。
4.2、更换安装晶振片时用摄子挟住晶振片的边缘，不要用手指接触晶振片中心，避免留下油渍，否则会降低晶振片的振动能力。
4.3、晶振座经过多次镀膜后其表面会沉积较厚的膜，如果不将其除去，由于离子轰击产生的反溅射会影响晶振片的测试精度。可以先用喷砂或用打砂纸方法将膜层除去，之后用酒精浸泡5分钟左右，用超声波超声清洗一下，效果会更好，最后再将其放入110℃烤箱中烘烤15分钟，即可使用。
4.4、在淀积过程中，基频频率最大下降量允许2～3%，约几百KHz。若下降太多，振荡器不能稳定工作，产生跳频现象，如果此时继续淀积膜层，就会出现停振。故晶振片上膜层镀到一定厚度以后，就应该更换新的晶振片。
4.5、蒸发速率出现明显异常时必须更换晶振片。
4.6、晶振片的表面明显出现膜脱落或起皮的现象也需更换。
4.7、保持足够的冷却水使晶振头温度在20～50度范围效果更佳。
5、晶振片的再利用
5.1、银或银铝合金溶于各种酸，不适合再处理利用，必需彻底除去晶振片上的膜层和电极，重新寄回我司镀上电极。
5.2、金不溶于硫酸，用户可以自已进行处理，去掉晶振片上膜层，清洗干净再利用，但重复利用次数不易太多，否则质量稳定性降低影响使用。