如何選用石英晶振監控片
撰文：張嚴順
隨著經濟的發展和社會生活水平的提高，真空鍍膜技術在越來越多的領域使用，如何監控淀積的膜厚，目前采用石英晶體振蕩監控法和光學膜厚監控法，我司多年來致力于石英晶體振蕩監控法的核心部件晶振片研究、生產，并總結了一些經驗與同仁共同控討。
1、原理
石英晶體法監控膜厚，主要是利用了石英晶體的壓電效應和質量負荷效應。當晶振片上鍍了某種膜層，使晶振片的厚度增加，則晶振片的固有頻率會相應的變化。
顯然晶體的基頻越高，控制的靈敏度也越高，但基頻過高時，晶體片會做得很薄，很薄的晶體片易碎，一般選用AT切型頻率5～10MHz。采用AT切晶體片，其振動頻率對質量的變化極其靈敏，但卻不敏感于溫度的變化，具有精度高、靈敏度好等獨特的優勢，非常適合于真空薄膜淀積中的膜厚監控。
2、產品品種
現在市場上常用的有兩種頻點，標稱頻率分別為5.000MHz、6.000MHz，這兩種規格我司早已批量生產，規格如下表：
標稱頻率
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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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直徑(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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諧振頻率
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4.995～5.005MHz
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5.980～5.988MHz
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諧振電阻
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≦20Ω
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材質
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Z料
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Q值
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≧2x106
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根據膜厚控制儀的探頭設計不同，采用不同的電極形狀如：
單錨 雙錨 全雙錨
3、電極材料
晶振片的電極對膜厚監控至關重要，目前市場上提供三種標準電極材料：金、銀和合金。用戶所鍍的材料不同，需選用不同的電極材料產品。
金：是最廣泛使用的傳統材料，它具有低接觸電阻，高化學溫定性，易于沉積。適合于
鍍低應力膜料，如鍍Al、Au、Ag、Cu等。
銀：適合于鍍高應力膜料，如Ni、Cr、Mo、Zr、Ni-Cr、Ti、不銹鋼等。
銀鋁合金：適合于鍍介質光學膜，MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2等膜料。
為了提高晶振片的穩定性，增加電極膜與石英晶片的附著強度，我司根據經驗總結在鍍電極材料之前，先鍍一層鎘（Cr）效果更好。
最近我司又研制出金銀合金電極膜代替鍍金電極膜，驗證結果在使用性能不變的情況下比金電極膜使用壽命更長。
4、使用過程注意事項
4.1、新的晶振片使用之前應在分析純中浸泡約1分鐘，然后用塑料鑷子夾取并用無塵紙或潔凈的綢布將分析純擦拭干凈，同時用蘸有酒精的無塵紙或綢布將晶振座擦拭干凈，組裝晶振片之前用吹氣球將晶振片、晶振座及探頭的接觸彈簧上可能殘留的灰塵吹掉，任何晶體和夾具之間的顆?；蚧覍訉⒂绊戨娮咏佑|，而且會產生應力點，從而改變晶體振動的模式，晶振片裝好后再一次用吹氣球吹晶振片的表面，去除散落的灰塵。
4.2、更換安裝晶振片時用攝子挾住晶振片的邊緣，不要用手指接觸晶振片中心，避免留下油漬，否則會降低晶振片的振動能力。
4.3、晶振座經過多次鍍膜后其表面會沉積較厚的膜，如果不將其除去，由于離子轟擊產生的反濺射會影響晶振片的測試精度。可以先用噴砂或用打砂紙方法將膜層除去，之后用酒精浸泡5分鐘左右，用超聲波超聲清洗一下，效果會更好，最后再將其放入110℃烤箱中烘烤15分鐘，即可使用。
4.4、在淀積過程中，基頻頻率最大下降量允許2～3%，約幾百KHz。若下降太多，振蕩器不能穩定工作，產生跳頻現象，如果此時繼續淀積膜層，就會出現停振。故晶振片上膜層鍍到一定厚度以后，就應該更換新的晶振片。
4.5、蒸發速率出現明顯異常時必須更換晶振片。
4.6、晶振片的表面明顯出現膜脫落或起皮的現象也需更換。
4.7、保持足夠的冷卻水使晶振頭溫度在20～50度范圍效果更佳。
5、晶振片的再利用
5.1、銀或銀鋁合金溶于各種酸，不適合再處理利用，必需徹底除去晶振片上的膜層和電極，重新寄回我司鍍上電極。
5.2、金不溶于硫酸，用戶可以自已進行處理，去掉晶振片上膜層，清洗干凈再利用，但重復利用次數不易太多，否則質量穩定性降低影響使用。