頂端新聞·河南商報首席記者 郭丁然 文/圖
你知道嗎?在石英表中,石英晶體每秒的振動次數高達32768次,每當它數到32768次時,電路就會傳出信号,讓秒針往前走一秒。
行業内把CPU稱為電子産品的“大腦”,而把晶振稱為電子産品的“心髒”,兩者缺一不可。
手機、電腦、WIFI、藍牙耳機、智能手表……這些我們每天接觸的科技産品背後,如果缺少了一個叫晶振的小部件,都将無法工作。
精進電子是河南唯一一家能夠量産晶振的企業,頂端新聞帶你一起去探訪這家為電子産品提供“心髒”的企業。
晶振是啥?為啥這麼重要?
河南有啥黑科技,頂端帶你來探秘.今天,我們來到了登封,帶你走進河南唯一能夠量産晶振的企業——精進電子。
首先,我們要科普一下啥是晶振。
晶振,全名晶體振蕩器。名字大家可能很陌生,但說到它的應用場景,那可是我們人人都離不開。
首先,幾乎所有顯示時間的電子設備都離不開晶振。
此外,在無線傳輸方面,例如WIFI、藍牙、5G基站傳輸信号離開它都無法正常工作。
(1.6*1.2 規格的晶振)
1880年,居裡兄弟研究石英晶片時,發現在晶片上施加機械應力時,就會産生電荷的偏移,提出壓電效應這個概念。
在石英上外加電壓後,石英晶片會發生形變。反過來,如果外力使得晶片變形,又會産生電壓,這就是壓電效應。科學家們利用這一特性,對石英施加電壓就可以讓石英晶片産生震動,研制出了不同頻率的晶振産品。
例如在石英表中,石英晶體每秒的振動次數高達32768次,每當它數到32768次時,電路會傳出信号,讓秒針往前走一秒。
(待檢測的晶振成品)
經過幾十年的産業發展,晶振形成了不同形态的産品矩陣,大到指甲蓋小到半米粒那麼大。
别看個頭小,它的作用不容忽視。在一台電子産品中,晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信号。一方面可以為我們提供時間顯示,更重要的是晶振要為各個元器件發送統一的“時間信号”,在這個統一的“時間基準”上CPU向各個元器件發送指令,才能實現電子設備的正常運轉。
因此,行業内把CPU稱為電子産品的“大腦”,把晶振稱為其“心髒”,兩者缺一不可。
在米粒上蓋房子,一個小小的晶振是如何煉成的?
“由于頻率不同,晶振的型号繁雜,我們可以生産16-96KHZ頻段的晶振,這其中包含了數千種不同型号。”河南精進電子科技有限公司副總經理賈維康向頂端新聞記者介紹,全國目前大概有幾十家企業可以量産晶振,在河南隻有精進一家,而他們在小型晶振的産能方面排名全國前十。
(晶振結構圖)
如果我們把一顆晶振拆解一下,它就像一個小房子。房子基座由絕緣體(一般為陶瓷)制成,裡面“懸空”住着一片石英晶片,還要在房子内布上“電線”(特制金屬塗料)與石英晶片鍊接,屋頂是一片金屬蓋闆。
不工作時,石英晶片就靜靜地待在房子裡,需要工作時就會在電壓的“刺激下”開始震動起來。
為了延長晶振的使用壽命,這個小房子内要形成真空,并充上惰性氣體氮氣。
這些房子有多小?“目前我們的産品最小的尺寸為1.6毫米乘1.2毫米。”賈維康說。
這是啥概念?一粒米通常在3到5毫米,可以說他們是在米粒上“建房子”。
頂端新記者穿上防塵服走進精進電子的生産車間,一排排自動化機器井然有序地協作生産。
(工作人員在做相關的檢測)
“晶振的生産對于潔淨度要求很高,我們的車間都是萬級的無塵車間。”賈維康介紹。
頂端新聞記者了解到,晶振生産過程的第一步就要把石英晶片(不到半粒米大小)整整齊齊地擺在框架上,在純淨水裡用超聲波“洗澡”,這麼做是為了保證其潔淨度。
而後,清洗并烘幹的石英晶片要通過濺射的方法“鍍”上一層銀,再點上4粒小到肉眼難以分辨的導電膠。導電膠的作用就是讓石英晶片“懸浮”的同時能夠通電。
(晶振生産中的真空滾邊焊機器)
點完膠的晶片被放入基座,在真空的環境中進行預焊,而後在特制的機器中一邊充入氮氣、一邊進行滾邊壓焊。壓焊完成的晶振還要進行性能測試、調整,以确保其精準的頻率。
(生産出的晶振成品被裝入帶中,像電影膠片)
每一個顆晶振都要經過48小時老化,以及跌落、氣密性、高溫等多個測試環節,最終才能成為一顆合格的産品。而後會被激光打上标簽,封裝到電影膠片一樣的帶子中。
晶振産業迎來新機遇
随着“中國制造2025”“5G時代”發展,智能制造及智慧生活的發展方向将覆蓋全國乃至全球。人們對智能便捷科技産品的追求日益劇增。
除了以往的小家電、遙控玩具、數碼、計算機、手機、廣播電視、衛星通信、數字儀表等各種領域,在醫療、智慧城市、軌道交通、汽車電子、導航定位、ETC、智能家居等越來越多的行業和領域都将廣泛使用到晶振,國内晶振行業将面臨新一輪發展機遇。
資料顯示,中國晶振起步相對晚,直到上世紀90年代。
如今,國内晶振産業随着設備國産化,技術的不斷改進,優良的生産管理,成熟的産品與日系企業技術與質量越來越接近,産品達到或接近國際先進水平,同時擁有生産成本的優勢。
但針對更小尺寸的産品研發與生産,受制于材料,高精度的設備制約,與日系企業還存在一定的差距。
頂端新聞記者了解到,精進電子2021年底落地河南,填補了河南在晶振生産領域的産業空白。盡管成立不到一年,精進電子的晶振年産能已達到2億隻,未來還計劃擴産到2.5億隻。
“落地河南,與我們的上遊企業瓷金科技有密不可分的關系。如今我們兩家企業在同一個産業園。未來我們會更緊密合作,發揮各自的技術優勢開發與日系企業媲美的高精密、更小尺寸的晶振産品。也希望在河南打造出精密電子産業的新生态。”賈維康說。
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