Axtal石英晶體經過測試的安全性技術文章獨家發表

AXTAL GmbH & Co.KG是來自德國一家知名的頻率元件生產商,專注晶體與振蕩器模塊的開發和制造,這家2003年才成立的公司,擁有至少80年的石英晶體專業知識和經驗,無論是在亞洲還是歐洲都擁有眾多忠實的用戶.AXTAL晶振公司的業務范圍不僅僅限于生產和銷售,同時堅持自主設計,開發和研究,并且熱衷于為客戶解決各種各樣的晶振難題,并根據每個用戶的產品特性制定專屬的晶振方案.AXTAL在國際市場上非常受歡迎,口碑與品質一直為人津津樂道,熱情和一對一的服務,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,因為沒有人能承受系統故障.如今,石英晶體主要用作微控制器和處理器的時鐘.Axtal Consulting董事總經理Bernd Neubig說:”不需要1或2ppm的頻率精度.”買家只需根據應用說明選擇石英,石英的大小取決于可用空間和價格,坦率地說:石英的規格通常不比選擇普通的芯片電阻花費更多的精力.

Neubig警告:”這種方法僅適用于非關鍵性應用.”對于依賴石英高可靠性的應用,例如汽車電子,安全性等.或為了尋找醫療技術,以及在系統故障或維修費用非常昂貴的系統中,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系獨立的測試機構,其中包括Axtal Consulting.

Neubig:”我們不僅在計劃和實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備和實施中為用戶提供支持.”現在如何確保組件的可靠性?

第一步,開發人員必須使石英規格適應振蕩器電路.最重要的是啟動安全性:即使石英具有貼片晶振廠家數據表中規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,則必須相應地優化電路或將其最大化.可以與供應商協作降低共振電阻.

除啟動條件外,還應檢查石英負載,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建議還確定負載能力,更精確地確定石英的修整條件.可以在紙上進行初步估算,但是使用樣品石英測量負載能力更為精確.

第二步,Neubig建議根據原型進行資格測試.測試范圍可以適應應用程序的特定要求;IEC標準是基礎. 

在室溫下完美工作的壓電石英晶體可以提高諧振阻抗,并在溫度范圍內具有更強的頻率躍變.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發生,并導致所謂的活性下降.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”在較低的石英負載下顯示出較高的諧振電阻,這可能導致啟動時掉線或故障.DLD測試(DLD=取決于驅動電平)可用于挑選出有啟動問題的石英晶振.61178-3.或者AECQ200和MIL區域的MIL-PRF-3098可用于汽車應用.為了確保質量不僅僅在樣品階段,對生產批次進行了篩選測試.這些包括:

DLD測試(DLD=驅動級別依賴性):所謂的休眠晶體在低石英負載下顯示出更高的諧振電阻,這可能導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效應可通過蓄熱暫時治愈.

Neubig解釋說”顯示出不規則DLD效應的晶體通常會隨著時間的流逝而產生可靠性風險,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對六個或更多負載值進行測試.這超出了IEC60444-6的規范,后者僅規定了在兩個負載下的測量值.

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可以顯示出更高的諧振阻抗和更強的頻率跳躍.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.或者,AECQ200和MIL區域的MIL-PRF-3098可用于汽車應用.為了確保質量在采樣階段不僅僅正確,對生產批次進行了篩選測試.這些包括:

●DLD測試(DLD=取決于驅動級別):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.

顯示出不規則DLD效應的無源晶振通常會隨時間造成可靠性風險,即使它們在特定溫度范圍內的初始測試中出現并導致所謂的活性下降.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的狹窄溫度范圍內測量共振頻率和電阻.”然后根據IEC60444-7對測量數據進行分析以發現不規則性.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定極限值.在對頻率要求嚴格的應用中,頻率的溫度響應可能僅與理想拋物線略有不同.由于下降僅發生在狹窄的溫度范圍內,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,該測試會引發故障,例如,由于石英盤的粘合劑強度不足以及電極在石英盤上的粘合強度不足.建議采用符合IEC60068-2-14的兩浴法或兩室法或MIL-STD-202的相應方法.該測試顯示了石英生產中的工藝缺陷,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險.此測試中的熱應力比電路板測試中的熱應力要強,因為溫度補償要快得多,這導致在實際操作中距條件更大的安全距離.

●溫度存儲:在應用中需要更高的頻率穩定性的情況下,該測試用于選擇具有不規則老化的振蕩晶體.晶體在85℃下儲存數周.在這段時間內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,受到部分國內生產廠家的認可,越來越多的工廠和企業使用AXTAL生產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http://www.sdws.net/,有需要的可以進來了解下.

Axtal石英晶體經過測試的安全性技術文章獨家發表