石英晶体器件具有优良的选频稳频特性,是电子信息技术中作为频率选择和控制的核心元件,被广泛用于计算机、家用电器、航天电子、移动通信及卫星、军事装备等,成为现代电子信息产业发展中不可缺少的重要元器件。在国内,长期以来精密石英谐振器都是采用玻璃壳封装,然而由于玻壳晶体体积大,怕振动,同时也限制了晶体振荡器小型化的进一步发展,给其高端应用带来了一定的困难。随着我国现代电子通讯技术的发展,特别是工程任务需求及高端通讯产品市场的推广,对频控产品的要求越来越高。振荡器对石英晶体谐振器的要求(如小型化、低老化、抗震动、抗恶劣环境等)也越来越苛刻。普通金属壳及玻璃壳封装晶体谐振器在应用上已经受到了限制,迫切需要研制出高性能的新型石英晶体谐振器。真空冷压焊石英谐振器比普通电阻焊谐振器老化好,具有更高的Q值,比真空玻壳晶体体积小、抗震性好,具有更广阔的应用前景。考虑到设计和生产工艺的普遍性,本课题根据频段和泛音次数,选取了三个具有代表性的泛音模式和典型频率点:基频30MHz、三次泛音50MHz和五次泛音120MHz,研制AT切TO-5封装真空冷压焊封装石英谐振器。本文从石英谐振器的基本理论出发,详细分析了石英晶体的振动模式、电气特性、温度特性、老化规律、抗震性能等主要性能。在分析基本理论的同时,归纳推导出在谐振器设计和制造工艺中应遵循的基本方法和原则,并应用在具体工程实践中。本文从晶体材料、晶片尺寸、切角、电极、引线支撑、以及真空封装等方面均给出了详细的设计方法和设计参数,可以用于通用真空冷压焊石英谐振器的设计制造。在给出石英谐振器设计方法和制造工艺的同时,文章对石英谐振器主要性能参数的测试方法进行了详细的讨论并给出具体的试验方法,可以用于通用石英谐振器的性能评估。作为中电集团电子十所所控基金项目,本项目对石英谐振器基本理论作了系统的阐述,并对真空冷压焊晶体的设计、制造工艺、测试结果都作了详细的研究,顺利通过了结题验收。到目前为止,真空冷压焊石英谐振器已广泛用于振荡器产品上,并取得了良好的效果,有力地推动了我所石英频控产品的发展。实践证明,金属壳真空冷压焊石英谐振器具有老化低、抗震性好和优良的电气性能。