晶振基础知识

晶振1.概述2.晶振的基本原理3.晶振的主要参数4.晶振的应用5.晶振的工艺6.晶振的制程控制7.晶振的测试 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 8.石英晶体振荡器的发展趋势9.晶振的失效模式及案例 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 1.概述振荡器是一种能量转换器，石英谐振器是利用石英晶体谐振器决定工作频率，与LC谐振回路相比，它具有很高的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 性和极高的品质因数，，具有较高的频率稳定度，采用高精度和稳频措施后，石英晶体振荡器可以达到10-4~10-11稳定度。基本性能主要是起振荡作用，可利用其对某频率具有的响应作用，用来滤波、选频网络等，石英谐振器相当于RLC振荡电路。石英晶体俗称水晶，是一种化学成分为二氧化硅（SiO2）的六角锥形结晶体，比较坚硬。它有三个相互垂直的轴，且各向异性：纵向Z轴称为光轴，经过六棱柱棱线并垂直于Z轴的X轴称为电轴，与X轴和Z轴同时垂直的Y轴（垂直于棱面）称为机械轴2.晶振的基本原理2.1.晶振的原理石英晶体之所以可以作为谐振器，是由于它具有正（机械能→电能）、反（电能→机械能）压电效应。沿石英晶片的电轴或机械轴施加压力，则在晶片的电轴两面三刀个表面产生正、负电荷，呈现出电压，其大小与所加力产生的形变成正比；若施加张力，则产生反向电压，这种现象称为正电效应。当沿石英晶片的电轴方向加电场，则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩，发生形变，这种现象称为反压电效应。因此，在晶体两面三刀端加上交流电压时，晶片会随电压的变化产生机械振动，机械振动又会在晶片内表面产生交变电荷。由于晶体是有弹性的固体，对于某一振动方式，有一个固有的机械谐振频率。当外加交流电压等于晶片的固有机械谐振频率时，晶片的机械振动幅度最大，流过晶片的电流最大，产生了共振现象。石英晶片的共振具有多谐性，即除可以基频共振外，还可以谐频共振，通常把利用晶片的基频共振的谐振器，利用晶片谐频共振的谐振器称为泛音谐振器，一般能利用的是3、5、7之类的奇次泛音。晶片的振动频率与厚度成反比，工作频率越高，要求晶片越薄（尺寸越大，频率越低），，这样的晶片其机械强度就越差，加工越困难，而且容易振碎，因此在工作频率较高时常采用泛音晶体。一般地，在工作频率小于20MHZ时采用基频晶体，在工作频率大于20MHZ时采用泛音晶体。2.2晶振的结构结构晶片：石英（sio2）六角晶系各向异性：弹性常数、介电常数、压电常数、热膨胀系数电极：银支架外壳石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。原理：压电效应    若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。3.晶体的主要参数 晶振的主要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标称频率不同，标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用普通晶振标称频率有：48kHz、500kHz、503.5kHz、1MHz～40.50MHz等，对于特殊要求的晶振频率可达到1000MHz以上，也有的没有标称频率，如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。频率精度和频率稳定度：由于普通晶振的性能基本都能达到一般电器的要求，对于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度。频率精度从10^(-4)量级到10^(-10)量级不等。稳定度从±1到±100ppm不等。这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振，如通信网络，无线数据传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器。因此，晶振的参数决定了晶振的品质和性能。在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振，因不同性能的晶振其价格不同，要求越高价格也越贵，一般选择只要满足要求即可。晶振不振荡时，可以看成是一平板电容器C0，他和晶体的几何尺寸和电极面积有关，值在几PF到几十PF之间。晶振的机械振动的惯性使用电感L来等效，一般为10－3－102H之间，晶片的弹性以电容C1来等效，L、C的具体数值与切割方式，晶片和电极的尺寸，形状等有关。标称频率（FL），负载电容（CL）、频率精度、频率稳定度等晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能Fs：晶体本身固有的频率，和晶体的切割方式、晶体厚度、晶体电极的等效厚度F＝2560/t(BT)F=1670/t(AT)标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常FL：晶体加外部电容的整体频率FL=1/（2π√｛L1C1(C0+C’)/(C1+C0+C’)｝）FL介于FS和FP之间：微调工序：根据用户要求的CL,使FL－>＋－30ppm内(在电极上继续镀银，减小频率)。在并联共振线路中的振荡频率，有99.5％的频率决定在晶体，外部的组件约只占0.5％，所以外部组件C1、C2和布线主要在决定于启动与可信赖程度。典型的初始误差为±1％，温度变化（-30到100度）为±0.005％，组件老化约为±0.005％CL:负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。如果负载电容太大，振荡器就会因为在工作频率的回授增益太低而不会启动，这是因为负载电容阻抗的关系，大的负载电容会产生较长的启动稳定时间。但是若负载电容太小，会出现不是不起振（因为整个回路相位偏移不够）就是振在第3、5、7泛音（overtone）频率。电容的误差是需要考量的，一般而言陶瓷电容的误差在±10％，可以满足一般应用需要。所以若要有一个可靠且快速起振的振荡器，在没有导致工作在泛音频率下，负载电容应越小越好。Crystal常用CLSPEC：8pF、10pF12pF16pF18pF20pF30pF32PfRr：串联阻抗，较低的串联阻抗会有较好的表现，但是需要的成本较高；较高的串联阻抗会导致能量的损耗和较长的启动时间，但是可以降低C1，C2来补偿。这个值的范围大概在1MHz200奥姆到20MHz15奥姆左右。阻抗小，损耗小，Q值高（与频率有关）理想值：Rr－>0理论值：3.579545M150欧姆6.0000M 90欧姆12.0000M 60欧姆16.0000M以上 40欧姆他与原材水晶（人工培育，高温（1000°C）高压下培育，可能含有铁杂质），辅材（SIC金刚砂，有的使用钻石），加工工艺：无尘室管理，内外压差）有关系。RL=Rr（C1(C0+C’)/C1+C0+C’）/LZ0=L/RCQ=w0L/RZ=Z0/1+jQ（1－w02/w）温度稳定性：切角：通常使用到的是AT切（35°15’）和BT切（－49°），他们的温度特性如图：AT切的温度频率关系函数：(f－f0)/f0=a0(T－T0)＋b0(T－T0)2＋c0(T－T0)3式中，T为任意温度，T0参照温度，f0为参照温度时的频率，a0、b0、c0为参照温度时的频率温度系数。4.晶振的应用并联电路：(a)串联共振振荡器(b)并联共振振荡器1)：如何选择晶体？对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。2)：晶振驱动电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。**可编辑3).如何选择电容C1，C2？（1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。（2）：在许可范围内，C1,C2值越低越好。应该试用电容将他的振荡频率调到IC所需要的频率，越准确越好，C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。（3）：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。(4)对于32KHZ以上的晶体振荡器，当VDD>4.5V时，建议C1=C2≈30PF。R为晶体内部的电阻 ,C为晶体内部的两电容值相加C=C1+C0若电阻为40奥姆，电容为20pF，则在工作频率在16MHz时，所消耗的功率为2mW。4.)功耗：5、关键工艺　　主要工艺流程为：晶体选择－切割—粗磨—测角—改圆—研磨—腐蚀清洗—镀膜—装架点胶—微调—封焊—印字—老化—成检—浸锡—抽检—切校脚—包装入库1）.晶体选择:晶体分天然晶体和人工晶体.天然晶体纯度差,资源有限,而人工晶体纯度高,资源丰富,故现在生产晶振基本上多采用人工晶体.2）.晶片切割:晶振中最重要的组成部分为水晶振子,它是由水晶晶体按一定的法则切割而成的,又称晶片.常用晶片的形状有三种:圆形,方形,SMT专用(方形,但比较小),如图所示晶片的切割可分为AT-CUT,BT-CUT,CT-CUT,DT-CUT,FT-CUT,XT-CUT,YT-CUT,如图7所示.它是以光轴(Z轴)为参考而命名,每种切法对应一个角度.采用何种切法应根据实际情况而定,如对温度特性要求较好则应采用AT-CUT,如果对晶振要求的频率较高时则采用BT-CUT.晶片的切割方式、几何形状、尺寸等决定了晶振的频率.3）研磨对晶片的表面进行研磨,使其厚度及表面粗糙平整度达到要求.一般实际的晶片的厚度要比理论上的要小,这是因为后面的蒸镀工序将在晶片表面蒸镀一层银而使晶片厚度增加.以上可用下列式子表示:理论厚度=实际厚度+蒸镀层厚度4）倒边,倒角(此工序只针对低频)5）腐蚀清洗　　据多年的生产实践和理论证明，片愈厚、频率愈低，对晶体的起振性能、电阻的影响愈大，这是低频DPTV石英谐振器所不希望和较难解决的问题。调查发现，作为清除晶片因研磨造成的表面松散层的深腐蚀方法较有效。但采用原先的腐蚀液（氢氟酸）的速度慢、效率低，研制人员为此重新配备了蚀液，70℃饱和氟化氢铵溶液为最佳配方，蚀出的晶片透亮，电阻小。但由于手工控制的摇动不够均匀，批量生产时出现了腐蚀后晶片均匀度差，清洁度不够及蚀速快、较难把握等问题。为此，引进香港制造的由IEC－1型电脑控制的腐蚀控制的腐蚀清洗系统，操作者只需将清洗腐蚀时间（以秒为单位）输入计算机、装白片架和看护各个浴器，便可实现晶片的腐蚀、清洗、烘干及末端从传送链上卸下来的整个过程流水式自动化操作，气泡发生器使腐蚀更加均匀，加温超洗干净。晶片的光洁度、清洁度大幅度提高，成品电阻平均下降3.38％、成品合格率至少提高2.13％，起振性能提高，工效提高50％。6）镀膜　　晶片光洁度的提高对镀膜的附着率造成影响，如果附着率无保证，会造成频率的不稳定。为了保证晶片的附着率，采用先镀一层附着率好的铬，然后再镀银的方法，这种方法的难点就是银铬在晶片两面平均分配的问题，如果分配不均，同样会造成频率的不稳定。采用进口的电脑控制的VDS406真空蒸镀系统，只需将蒸镀量输入电脑，它就会自动地将蒸发物按比例均匀地分配到晶片的两边，且给下道微调工序留下最佳的微调量。7）装架点胶　　胶点得太多会影响电阻，太少又会粘得不牢固，影响可靠性，采用香港制造的精密电子电路控制液体流量的1500型数位式定量点胶机，调整容易、操作简单，一经设定只需轻踩脚踏开关，每次吐出量一致，产品一致性好，避免了因人工兼画眉笔点胶的方法造成的差异。　　支装采用国际通用的，可减小等效电阻，外观、机械性能、电性能、耐老化等质量稳定、价廉的国产HC－49/U型标准弹片支架。　　采用导电性能良好、3301F型日产导电性树脂材料接着剂，平均电阻降低4.16％，可靠性能提高。8）频率微调先用银层镀薄一点作为其电极,后调节镀银层之厚度一改变晶片厚度来达到微调的作用9）完成检查各个参数的测试,如Rr,C0,绝缘性,气密性等石英谐振器的一般指标均采用电脑自校的美国150D型晶体阻抗计和高低温测试系统来测试，为确保其可靠性能，有的厂家使用一套拍闪检测工序，这种方法虽然比较土，但对确保出厂产品的可靠性能，使合格产品不致被淘汰非常有效，出厂产品合格率提高1.73％。通过精选抗氧化锡，采用先分选后浸锡再抽测的新工序，确保了浸锡质量。依据凸轮运动原理，使用操作简单、效率高、符合要求的切脚装置。确保出厂产品符合彩电生产自动化插件的要求。 6.晶振的制程管控检验项目：（1）外观检验（印字标记清晰、正确；外壳无污染、划伤）（2）电气参数检验（FL、RS、CO、Q）（3）可靠性检验（跌落振动试验、可焊性试验、高低温测试等）（4）包装检验（包装方式、包装标签及包装的晶体）测试条件：（1）环境温湿度要求（温度25℃±3℃，湿度＜60%）（2）标准的测试仪器：KH1120（3）完整的作业标准和检验标准（控制卡、检验规程、仪器 操作规程 操作规程下载怎么下载操作规程眼科护理技术滚筒筛操作规程中医护理技术操作规程 等）（4）熟练的操作工、质检员生产流程 产品流程控制 序号 产品加工流程 使用主要材料 工序生产设备及工具 生产控制项目 检验质量项目 质量控制点 制程管理方法 管理目标合格率% 异常处置 管理控制文件 执行部门 质量控制水平 管理记录 执行者 1 腐蚀工序 晶片 白片测试仪、腐蚀槽、搅拌机、超声波清洗机、烘干箱 腐蚀液配方、腐蚀液温度、腐蚀时间 晶片频率、外观 YES 全检 腐蚀晶片首检、自检记录 操作工、QC 目标线:99.70%监控线:99.00% 返工、报废 WI0220、II0250 生产部、品质部 2 晶片分选 / 自动白片分选机、测频仪 分选P/OOKRANGE 晶片频率、外观、数量 YES 全检 晶片分选随工单 QC / 报废 WI0230、II0250 品质部 3 清洗工序 / 超声波清洗机、电炉、烘干箱、蒸发皿、烧杯 清洗液配方、超声波清洗时间、纯水纯度 外观 YES 定数2OK段 生产控制卡 操作工、QC / 返工 WI0240、II0250 生产部、品质部 4 被银工序 白银 被银机、150C测试仪、吹氮机、掩膜板 离子轰击时间、吹氮气、蒸发电流、放银量、室内温湿度 频率、外观、电极尺寸 YES 频率:定数10PCS外观：ⅡAQL0.65 被银首检、自检记录、生产控制卡 操作工、QC 目标线98.75%、监控线96.55% 返工、报废 WI0250、II0260 生产部、品质部 5 上架工序 碰焊基座 氮气柜、插架、镊子 上架振子外观、室内湿温度 外观、基座规格 YES 定数500PCS 生产控制卡、上架晶片检查记录 操作工、QC 目标线99.95%、监控线99.90% 返工、报废 WI0260、II0270 生产部、品质部 6 点胶工序 导电胶 点胶机、氮气柜、插架 导电胶搅拌时间、胶点形状、室内温湿度 上架外观、胶点形状 YES 定数500PCS 生产控制卡、晶片点胶检查记录 操作工、QC 目标线99.99%、监控线99.90% 返工、报废 WI0260、II0280 生产部、品质部 7 过隧道炉 / 隧道炉、氮气柜、插架 隧道炉温度、速度 导电胶固化 YES 定数10PCS 生产控制卡 QC / 返工 WI0260、II0280 品质部 8 微调工序 白银、外壳、绝缘衬套 微调机、测试仪、微调帽、微调圈、插架 微调孔、微调电流、电气参数、室内温湿度 微调电极、电气参数、振子及外壳外观 YES 电气:ⅠAQL:2.5 微调晶体抽检记录、生产控制卡、微调生产首检、自检记录、 操作工、QC 目标线99.90%、监控线99.15% 返工、报废 WI0290、II0290 生产部、品质部 9 封帽工序 / 晶体封帽机、插架、碰焊头 碰焊电压、铜头平整度、室内湿度 封帽外观、碰焊平整度 YES 定数20PCS 生产控制卡 操作工、QC 目标线99.95%、监控线99.75% 报废 WI0310、II0300 生产部、品质部 10 检漏工序 / 检漏机、加压筒、超声波清洗机、脱水机 气压、加压时间 绝缘电阻 / 全测 晶体封帽检查记录、生产控制卡 操作工 / 报废 WI0320 生产部 11 打印工序 / 激光打印机 激光电流大小 印字方向、内容、字型、大小、位置、外观、频率 YES 首检定数1板 生产控制卡、打印首检、自检记录 操作工、QC / 报废 WI0330、II0310 生产部、品质部 12 晶体老化 / 老化箱、托盘 老化温度、时间 / NO 全老化 晶体老化检查记录、生产控制卡 QC / 返工 WI0330 品质部 13 切脚工序 / 自动切脚机、摄子、托盘、游标卡尺 切脚长度 引线长度、外观 YES 首检5PCS 生产控制卡、切脚首检、自检记录 操作工、QC / 返工、报废 WI0340、II0330 生产部、品质部 14 分选工序 / 自动分选机 机台参数设置、室内温度 电气性能 YES 电气：ⅠAQL0.1 生产控制卡、晶体成品检查记录 操作工、QC 目标线99.50%、监控线98.20% 报废 WI0380、II0320 生产部、品质部 15 包装工序 / 电子称、封口机、塑料盘、托盘、包装盒 / 外观、数量 YES 全检 生产控制卡、包装检查记录 操作工、QC / 返工 WI0400、II0380 生产部、品质部 16 入库 / / 防振、防挤压、防潮 数量、规格 NO 全对照 入库单 QC、仓管员 / 返工 / 品质部、财务部领晶片 7:晶振的测试方法根椐晶振的特性,如温度太高时电极易被破坏;晶片较薄,易断等,一般做如下测试:振动落下实验Chamber实验(高低温结合)ORT老化实验Derating测试（附件:crystal From:刘永昌 Approved:黄志兴 Date:Sep-24-04 1.测试仪器(TestInstrument)：示波器Oscilloscope：频谱分析仪(Spectrumanalyzer):温度计(Thermometer):其它:温度线,冷凝剂,粘合剂 2.测试环境(TestCondition):AmbientTemperature:室温（?℃),?℃(TemperatureTest) 二.测试参数(TestParameter)： 1)频率 (目前判定Spec为:标称频率±200ppm) 2)Vp-p (Spec参照MCU/ScalerICSpec要求,当两者Spec冲突时以严的判定) 3)Temperature (参照CrystalSpec,温度线直接接在晶振本体上) 三.测试方法&步骤(TestMethod&Procedure): 1、测前注意事项 测量前注意事项：a、校准示波器，频谱分析仪(按Shift键，再按preset键进行初始化) 2、测量电压 注意根据所测参数调节好耦合直流,探头衰减1M，匹配阻抗10X 3、测量温度 先处理温度线，将温度线的一头接在一起，建议不使用焊锡连接。用万用表测量未连接两端，确保导通。预估本体温度最高点，如靠近附近热源及散热片处，将连接在一起的那端用粘合剂粘在预估的高温处。接上温度计，注意红色铜线应接在上方槽中，确认连接与读数是否正常。然后将机器和温度测试仪一起放入加温室。上电，上信号，并将信号切换到白画面，亮度、对比度调最大。温度测试时间须大于4个小时，隔两个小时记录数据，并记录当时环境温度。测试人员要每隔一小时查看测试机器是否正常，每隔两小时记录一次数据，至少记录三次，直到温度稳定为 4、频率测试 在频谱分析以上选择测试频率,如标称频率为12MHz晶振,其测试频率应选12MHz 四.判定标准：（determinantstandard） 判定结果分成三种：OK,NG,Margin。其中Margin定义为小于RatingSPEC绝对值但大于RatingSPEC绝对值的95%。若有Margin，需测试3sets以上数据。各测试数据依零件判定标准CrystalDerating测试指导书峰值488VVer:A00sunny.fang:属零件静态测试范畴，此项已与TPE达成共识，在机器工作状态下以此规格判定sunny.fang:要有针对性sunny.fang:要具体描述sunny.fang:要具体.sunny.fang:MARGIN的定义?　　8.石英晶体振荡器的发展趋势    1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已经上市。    2、高精度与高稳定度，目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。    3、低噪声，高频化，在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的，相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。目前OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。除VCXO外，其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器，其频率为650～1700MHz，电源电压2.2～3.3V，工作电流8～10mA。    4、低功能，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。目前许多TCXO和VCXO产品，电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。例如日本精工生产的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm规定值范围条件下，频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司生产的SMDTCXO，在振荡启动4ms后则可达到额定值的90%。OAK公司的10～25MHz的OCXO产品，在预热5分钟后，则能达到±0.01ppm的稳定度。9.晶振的失效模式及案例分析（待完善）目前在数字领域中，最常让人头痛的莫过于抖动（Jitter）问题，然而有些相关问题的原因就是因振荡线路设计不良所产生的抖动，如何量测与制作一个好的振荡线路，在现今的IC里，已经是一个不可或缺的线路。 案例分析：20M（SPK兆福）晶振不良案例FromPE-LCD1、不良现象空信号画异，接信号B/I无画。2、不良状况描述1、T562KCZHBDIFA联想昆仑*6台（产线制程发生）；T562KCZHBDIFAAIRIS*1台（OQA）；T562KBGCBYY1NIIYAMA*1台（OQA），ORTB/I48台，无画3台。2、12月7日（12：00~1：30），L2产T562KCZHBXM4A（38B2-M），工单量为1840PCS：①预热前功能测试站COWJ瞬间无画*4PCS；②B/I层画异*2PCS；③白平衡站画异*2PCS；④功率测试站无画*1PCS；⑤PQA站COWJ瞬间无画*1PCS；⑥OQAONLINE无画*1PCS，夜班OFFLINE无画*1PCS。3、以上不良机种主要发生在715L940*系列机种，该机种Cancel50MHZ晶振，MCU与图象处理IC共用一颗20MHZ晶振。4、初步统计，SMT在10月25日~11月7日共投入该晶振65568PCS，无画共打下40PCS，不良率610PPM。3、PE初步分析原因:20M晶振原材不良，料号为93A22-55SPK兆福厂家4、各部门实验分析状况（1）PE1、不良晶振波形，B/I时VP-P会从正常的6.2V~7V电压下降到2V~3.6V左右，出现异常现象。2、更换20M晶振，加PE袋室温B/I十二小时无不良现象。3、再换回不良晶振，异常现象会很快重现。4、将AIRIS机种不良晶振放在IIYAMA机种上，异常现象会很快重现。5、不良晶振放在联想甲壳虫机种上，异常现象会很快重现。6、不良晶振放在18寸IIYAMA机种上，异常现象较难模拟。7、四台不良机器修改20M晶振旁的两颗33PF的电容，将容量改为20PF，异常现象会很快重现。将容量改为10PF，B/I时间6Hrs,异常现象未出现。8、ORT发现B/I无画3台，在正常室温下，较难模拟，在A3线加温室套PE袋B/I，很快会重现。更换20M晶振后再在相同条件下B/I6Hrs,异常现象未出现。(A3线加温室室温为43~45℃)9、批量修改回路与更换晶振的验证状况i、F6REWORK24PCST562K*IIYAMA机种C303、C306，由33PF/50V变更为10PF/50V，料号为65L0603-100-31，在ORT加温13Hrs，无不良。ii、L2REWORK26PCST562K*SNI机种晶振，将SPK料（93A22-55）变更为金泰料（93A22-55-H），因ORTB/I空间有限，11/08’02早晨9：00送到ORTB/I。到下午2：00，无不良。10、715L940*系列机种用到的MCU为PHILIPS（P89C51RD2）和WINBOND（W78E62），工作电压均为4.5~5.5V，PHILIPS的MCU对时钟脉冲未作要求,WINBOND的MCU要求时钟脉冲低电平必须小于0.8V,高电平必须大于0.8V.时钟脉冲Vp-p未作要求。11、715L940*系列机种用到的图象处理IC为ZAN1和ZAN2，ZAN1和ZAN2供电电压均为3.3V和2.5V，对时钟脉冲Vp-p未做要求。（2）VQA测试结果：R-R值偏大，SPEC小于50欧，实际测试为几百欧；Q值偏小。（3）RD-零件分析结果：频率超规，超出SPEC4PPM；被银面不好。五、石晶体的等效回路简介a)当晶振不振动时,可把它看成一个平板电容器C0,称为静电容.b)当晶体振动时,有一个机械振动的惯性,用电感L来等效.c)晶片的弹性一般以电容C来等效.d)晶片振动时因摩擦而造成的损耗则用R来等效.从等效回路可知,这个电路有两个谐振频率,当L,C,R支路串联谐振时,等效电路的阻抗最小(等于R),串联谐振频率为当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为由于C〈〈C0，因此fs和fp两个频率非常接近。从其电抗-频率特性来看，在fs和fp之间，为电感性，在此之外区域为电容性。以下为其幅频特性和相频特性图：从相频特性和幅频特性图上可以看出，Q值越大，幅频特性曲线越尖锐，既选频特性越好；同时，相频特性曲线在谐振角频率W0附近也越陡，既对于同样的相位变化，频率的变化也越小，也就是说频率的稳定性越高。六、SPK（兆福）厂家提供的SPEC全部电气参数如下：ElectricalData1.NominalFrequency:20.000MK.2.ToleranceofCenterFrequency:±30PPMx10-6MHZat25℃.3.CenterFrequencyDrift:±30x10-6MHZIn2-4.4.WorkingTemperatureRange:-10℃~+70℃.e)Aging:Lessthan±5x10-6MHZ/1year.f)Circuit:MeasuredinSaundersCIMeter150D.g)LoadCapacitance:20PF.h)DriveLevel:0.1mWMAX.i)EffectiveResistanceRr:Lessthan50OHMS.j)ShuntCapacitance:7.0PFMAX.k)InsulationResistance:Morethan500MOHMSatDC100V.（无Q值SPEC）七、金泰厂家协助分析状况1、两颗不良品：一颗裂片（不振），另一颗为等效电容C0容量为0；（等效电路如下：）2、银胶不好；3、金泰料参数与SPK比较（平均值）SPK金泰RS：15~20欧8欧Q值：20K80K（金泰厂家有带部分良品与不良品回公司测试电器参数，请RD-零件协助追踪分析状况。）（见附件1）8、SPK厂家未来前公司HOLD机器状况QTYORTOQAIIYAMA：12793/481/50SNI：18220/02/749、目前库存20M晶振料况：无金泰料，只有SPK兆福料。SPK兆福料发生不良主要在DATECODEM3，目前DATACODEM3有75K，DATACODEM2有25K，DATACODEM1无料。10、OQA会议结论：a)成品SORTING，数量由QA/PD统计后告知MK，排程REWORK。★SORTING制程要求：①B/I不得少于2Hrs；②B/I层温度为40±5℃；③所有机器套PE袋B/I。b)半成品：依上述SORTING制程条件在L1、L2生产。c)金泰料优先用于715L940*系列机种上，如金泰缺料，可用VQASORTINGSPK后的M2料，VQASORTINGSPKDATACODEM2的料，用在非715L940*系列机种上，PD在同上制程条件下生产。d)PDSORTING打下的不良晶振，请产线标示好序号、不良现象，给sQA林国坚做分析。e)请MP尽快请SPK厂家来厂做检讨。f)上述制程SORTING生产要求方式有效期为：金泰料全部导入或SPK厂家完全解决以上问题恢复正常用料为止。g)请SMT、PD、OQA、ORT统计本部门十月份至今的20M晶振投入不良状况。十一、按OQA会议记录对HOLD机器进行SORTING状况如下：1、L1投入15’IIYAMA*500PCS，无一台不良，B/I层温度只有33℃~35℃。2、L2投入15’SNI*220PCS，B/I层B/I8Hrs打下无画1台，功率测试站打下无画1台，PQACOWJ画异一台。结论:SORTING无法完全挡下不良.十二、11/21’02，sQA取回不良品用250A仪器测试结果发现 RR Q值 C0 SPEC值 ≤50( 无规定 ≤7pF 实测值 4．1~605.1( 3~139K（正常在70K~120K） 0.5~3.6pFLCD整机不良机器的晶振，有70%符合现行SPEC。比较M2、M3及金泰料的CPK（R-R、Q），金泰料件测试数据分布较集中，而SPK的晶振测试数据浮动范围较大，具体见附件二。十三、SPK(兆福)厂家 分析报告 成本分析报告下载顾客满意度调查结果及分析报告员工思想动态分析报告期中考试质量分析报告高一期中考试质量分析报告 见附件三十四、SPK(兆福)厂家来公司检讨状况:1、SPK承认为其晶振原材不良，主要为M3。2、厂家检测不够完善；3、M3全部清仓退货；4、公司内REWORK工时CHARGSPK厂家；5、M2SORTING，在SPK厂家提供可使用报告后再投入使用。附件1：福建莆田日山电子科技实业有限公司RISHANELECTRONICS&TECHNOLOGYINDUSTRIALCO.,LTD.PUTIANFUJIAN 收件人 ： 冠捷(福建)电子股份有限公司 传真号 ： 0591-5285447 致 ： 冠捷(福建)电子股份有限公司 版本号 ： 1 呈 ： 研发部—张辉 总页数 ： 5 审阅人 ： 陈先生、曾厂长、周梅芳 页次 ： 1 由 ： 莆田日山后品质部—阮嘉欢 日期 ： 2002年11月19日星期二关于SPK晶体的有关分析1、由我方销售部周梅芳从冠捷公司带回的49US/20MHZ20PCS晶体，分别如下：1、编号#1~#12为冠捷公司认为合格的晶体。2、编号#13~#18为冠捷公司认为不合格的晶体。3、编号#19为特殊不良晶体(画异)。4、有红色标记晶体1PCS，冠捷公司认为不合格的晶体（已解剖，测试无静态电容。）。2、针对上述晶体，用我方测试仪进行测试，结果如下： 编号 常温测试（KH-1200测试仪） TC测试 #1~~12 合格 #3、#8、#12均不合格（在温度为30~40℃时，电阻、频率突变。） #13~#18 1、#13、#15、#16、#18均不振，无静态电容。2、#14时振时不振。3、#17测试频率偏低。 全部不合格 #19 合格，但电阻较大。 不合格（在温度为30~40℃时，电阻、频率突变。） 红色标识 不振 -3、解剖上述不良晶体 编号 在放大镜下观察 分析 #3、#8、#12、#19 外观无异常 晶体在常温下测试正常，而高低温测试时，均在35~40℃出现频率、电阻突变，根据我方经验，怀疑与晶片设计有关。 编号 在放大镜下观察 分析 #13、#15 电极污染 污染我方分析为加工环境不良所致。 #14 单边电极漏点银胶。 我方分析为点胶加工过程监控不当造成。 #16、#18、红色标识 1、#16无异常。2、#18下电极有烧焦现象。3、红色标识晶体上下电极不一致(下电极尺寸为约1.4*3.2，上电极为约1.4*4.0)(注:其它解剖晶体电极为约1.4*3.2)。 1、根据我方测试该3只不良晶体,均无静态电容,说明晶体各连接部位间有断路现象。2、对于晶片上下电极不一致及电极烧焦，我方认为过程加工控制不当所致。四、附常温测度数据及TC测试数据各一份。上述反馈，请贵方审阅。此致！附SPK分析报告。品質不良分析處理報告書 反應單位 冠捷電子 送檢產品 AT-20Mhz49U/S20PF/30PPM 料號 93L-2255 反應狀況 20Mhz晶體在上基板後,初期運作正常,但經一段時間溫度上昇至40℃-50℃時,產生電壓下降,RR值異常等現像導致LCDMonitor畫面不穩或全無畫面. 狀況分析 (一)不良品測試報告,如附件(一)及附件(二).(二)測試報告分析:(1)編號五及編號六產品經溫度測試,發現其RR值及PPM值有異常現像.附件(一)(2)其它編號產品經測試,其RR值及PPM值均在規格範圍內.附件(一)(3)以150D儀器檢測,則所有編號產品的測試值均在規格範圍之內.(附件二)(三)說明:由以上之測試報告得知,貴司提供之不良品中,有7pcs的測試數值均在規格範圍內,但用於貴司產品上時,卻有不良情形發生,以此推測除晶振本身因素外,基板上其它元件與晶振的匹配問題,亦應作為檢討因素之一. 建議事項 (1)請貴司提供基板2片,以便工廠做整體性的檢測,解決元件匹配性問題,並讓工廠由基板特性取得最佳參數,據以生產貴司所需之晶振.(2)本公司提供20Mhz晶振20pcs並附測試報告,請貴司作比照測試,以比較雙方測試數值有否差異.(3)請貴司提供20Mhz晶振20pcs並附報告,以便本公司作交叉比對測試. �EMBEDPBrush����EMBEDPBrush���兆福企業有限公司台北市忠孝東路五段510號10樓(家美國際金融大樓)TEL:886-2-2346-2323FAX:886-2-2346-3939SPKELECTRONICSCO.,LTD.10F,NO.510,SEC.5,CHUNGHSIAOE.RD.,TAIPEI,TAIWAN,R.O.C.E-MAIL:�HYPERLINK"mailto:spktw@ms34.hinet.net"��spktw@ms34.hinet.net�WebSite:http://www.spkecl.comS.P.K.PAGE14谢谢**可编辑