Axtal石英晶體經(jīng)過測試的安全性技術(shù)文章獨(dú)家發(fā)表

AXTAL GmbH & Co.KG是來自德國一家知名的頻率元件生產(chǎn)商,專注晶體與振蕩器模塊的開發(fā)和制造,這家2003年才成立的公司,擁有至少80年的石英晶體專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn),無論是在亞洲還是歐洲都擁有眾多忠實(shí)的用戶.AXTAL晶振公司的業(yè)務(wù)范圍不僅僅限于生產(chǎn)和銷售,同時堅(jiān)持自主設(shè)計(jì),開發(fā)和研究,并且熱衷于為客戶解決各種各樣的晶振難題,并根據(jù)每個用戶的產(chǎn)品特性制定專屬的晶振方案.AXTAL在國際市場上非常受歡迎,口碑與品質(zhì)一直為人津津樂道,熱情和一對一的服務(wù),也幾乎讓每一位客戶滿意.

石英晶體的可靠性要求越高,用戶要做的工作就越多:指定,測量,測試.但是付出的努力是值得的,因?yàn)闆]有人能承受系統(tǒng)故障.如今,石英晶體主要用作微控制器和處理器的時鐘.Axtal Consulting董事總經(jīng)理Bernd Neubig說:”不需要1或2ppm的頻率精度.”買家只需根據(jù)應(yīng)用說明選擇石英,石英的大小取決于可用空間和價(jià)格,坦率地說:石英的規(guī)格通常不比選擇普通的芯片電阻花費(fèi)更多的精力.

Neubig警告:”這種方法僅適用于非關(guān)鍵性應(yīng)用.”對于依賴石英高可靠性的應(yīng)用,例如汽車電子,安全性等.或?yàn)榱藢ふ裔t(yī)療技術(shù),以及在系統(tǒng)故障或維修費(fèi)用非常昂貴的系統(tǒng)中,在指定和選擇組件時需要格外小心.然后可以使用各種測試方法檢查石英晶體的可靠性.有故障的組件可以被排除.任何需要幫助的人都可以聯(lián)系獨(dú)立的測試機(jī)構(gòu),其中包括Axtal Consulting.

Neubig:”我們不僅在計(jì)劃和實(shí)施資格測試方面為用戶提供支持,而且在石英制造商的過程審核的準(zhǔn)備和實(shí)施中為用戶提供支持.”現(xiàn)在如何確保組件的可靠性?

第一步,開發(fā)人員必須使石英規(guī)格適應(yīng)振蕩器電路.最重要的是啟動安全性:即使石英具有貼片晶振廠家數(shù)據(jù)表中規(guī)定的最大允許諧振電阻(Rrmax),振蕩器也能安全工作嗎?Neubig:”為了在所有條件下均能可靠運(yùn)行,必須使振蕩器仍然以最大電阻值的五至十倍的頻率振蕩.”如果不是這種情況,則必須相應(yīng)地優(yōu)化電路或?qū)⑵渥畲蠡?/span>.可以與供應(yīng)商協(xié)作降低共振電阻.

除啟動條件外,還應(yīng)檢查石英負(fù)載,即通過石英的RF電流.最小石英最大值為2mA至3mA.1毫安如果需要高于100ppm的頻率精度,Neubig建議還確定負(fù)載能力,更精確地確定石英的修整條件.可以在紙上進(jìn)行初步估算,但是使用樣品石英測量負(fù)載能力更為精確.

第二步,Neubig建議根據(jù)原型進(jìn)行資格測試.測試范圍可以適應(yīng)應(yīng)用程序的特定要求;IEC標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ). 

在室溫下完美工作的壓電石英晶體可以提高諧振阻抗,并在溫度范圍內(nèi)具有更強(qiáng)的頻率躍變.其原因是主共振與其他形式振動的干擾共振的耦合,這種共振通常僅在狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生,并導(dǎo)致所謂的活性下降.帶條紋石英晶體的小型化石英晶體窄的矩形石英盤,尤其是低頻. 

“睡眠晶體”在較低的石英負(fù)載下顯示出較高的諧振電阻,這可能導(dǎo)致啟動時掉線或故障.DLD測試(DLD=取決于驅(qū)動電平)可用于挑選出有啟動問題的石英晶振.61178-3.或者AECQ200和MIL區(qū)域的MIL-PRF-3098可用于汽車應(yīng)用.為了確保質(zhì)量不僅僅在樣品階段,對生產(chǎn)批次進(jìn)行了篩選測試.這些包括:

DLD測試(DLD=驅(qū)動級別依賴性):所謂的休眠晶體在低石英負(fù)載下顯示出更高的諧振電阻,這可能導(dǎo)致啟動時掉線或故障.Neubig說:”通過DLD測試,我們可以識別和分選出存在振蕩問題的石英晶體.”受外部影響,例如裝上測試頭時,會引起最小的干擾脈沖,手動接近等振蕩,但隨后的接通過程將失敗.

此外,DLD效應(yīng)可通過蓄熱暫時治愈.

Neubig解釋說”顯示出不規(guī)則DLD效應(yīng)的晶體通常會隨著時間的流逝而產(chǎn)生可靠性風(fēng)險(xiǎn),即使它們最初在特定振蕩器的初始測試中并不明顯.”因此,Axtal對六個或更多負(fù)載值進(jìn)行測試.這超出了IEC60444-6的規(guī)范,后者僅規(guī)定了在兩個負(fù)載下的測量值.

檢查活動驟降:

在室溫下完美工作的石英晶體在溫度范圍內(nèi)可以顯示出更高的諧振阻抗和更強(qiáng)的頻率跳躍.其原因是主共振與來自其他形式振動的干擾共振的耦合,這些共振通常僅在狹窄的范圍內(nèi).或者,AECQ200和MIL區(qū)域的MIL-PRF-3098可用于汽車應(yīng)用.為了確保質(zhì)量在采樣階段不僅僅正確,對生產(chǎn)批次進(jìn)行了篩選測試.這些包括:

●DLD測試(DLD=取決于驅(qū)動級別):需要時顯示所謂的休眠晶體.此外,通過存儲熱量可以暫時治愈DLD效果.

顯示出不規(guī)則DLD效應(yīng)的無源晶振通常會隨時間造成可靠性風(fēng)險(xiǎn),即使它們在特定溫度范圍內(nèi)的初始測試中出現(xiàn)并導(dǎo)致所謂的活性下降.具有條紋石英的小型化石英晶體特別容易受到這種傾角的影響,即窄矩形石英盤,尤其是較低的頻率.

Neubig:”為了使我們能夠檢測到這種驟降,我們必須在整個工作溫度范圍內(nèi)的狹窄溫度范圍內(nèi)測量共振頻率和電阻.”然后根據(jù)IEC60444-7對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以發(fā)現(xiàn)不規(guī)則性.振動安全的決定性因素是在任何溫度下是否都超過了共振電阻的規(guī)定極限值.在對頻率要求嚴(yán)格的應(yīng)用中,頻率的溫度響應(yīng)可能僅與理想拋物線略有不同.由于下降僅發(fā)生在狹窄的溫度范圍內(nèi),因此無法通過其他具有較大溫度步長的測試來檢測故障.

●溫度變化測試:通過該測試,可以識別出具有不足的彈性的石英晶體,該測試會引發(fā)故障,例如,由于石英盤的粘合劑強(qiáng)度不足以及電極在石英盤上的粘合強(qiáng)度不足.建議采用符合IEC60068-2-14的兩浴法或兩室法或MIL-STD-202的相應(yīng)方法.該測試顯示了石英生產(chǎn)中的工藝缺陷,通常無法通過組件的老化測試來檢測到該缺陷,但可能會造成長期故障的風(fēng)險(xiǎn).此測試中的熱應(yīng)力比電路板測試中的熱應(yīng)力要強(qiáng),因?yàn)闇囟妊a(bǔ)償要快得多,這導(dǎo)致在實(shí)際操作中距條件更大的安全距離.

●溫度存儲:在應(yīng)用中需要更高的頻率穩(wěn)定性的情況下,該測試用于選擇具有不規(guī)則老化的振蕩晶體.晶體在85℃下儲存數(shù)周.在這段時間內(nèi)超過最大允許頻率變化(老化)就意味著失敗.此測試會隨著時間的推移引發(fā)加速故障,例如由于石英缺乏密封性(毛漏).

金洛鑫電子很榮幸可以與AXTAL晶振品牌合作,雙方互助共贏,這幾年AXTAL公司打開了中國市場,受到部分國內(nèi)生產(chǎn)廠家的認(rèn)可,越來越多的工廠和企業(yè)使用AXTAL生產(chǎn)的石英晶體和石英晶體振蕩器系列.該品牌已上線我司官網(wǎng)http://www.zrwej.cn/,有需要的可以進(jìn)來了解下.

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