Axtal石英晶体经过测试的安全性技术文章独家发表

AXTAL GmbH & Co.KG是来自德国一家知名的频率元件生产商,专注晶体与振荡器模块的开发和制造,这家2003年才成立的公司,拥有至少80年的石英晶体专业知识和经验,无论是在亚洲还是欧洲都拥有众多忠实的用户.AXTAL晶振公司的业务范围不仅仅限于生产和销售,同时坚持自主设计,开发和研究,并且热衷于为客户解决各种各样的晶振难题,并根据每个用户的产品特性制定专属的晶振方案.AXTAL在国际市场上非常受欢迎,口碑与品质一直为人津津乐道,热情和一对一的服务,也几乎让每一位客户满意.

石英晶体的可靠性要求越高,用户要做的工作就越多:指定,测量,测试.但是付出的努力是值得的,因为没有人能承受系统故障.如今,石英晶体主要用作微控制器和处理器的时钟.Axtal Consulting董事总经理Bernd Neubig说:”不需要1或2ppm的频率精度.”买家只需根据应用说明选择石英,石英的大小取决于可用空间和价格,坦率地说:石英的规格通常不比选择普通的芯片电阻花费更多的精力.

Neubig警告:”这种方法仅适用于非关键性应用.”对于依赖石英高可靠性的应用,例如汽车电子,安全性等.或为了寻找医疗技术,以及在系统故障或维修费用非常昂贵的系统中,在指定和选择组件时需要格外小心.然后可以使用各种测试方法检查石英晶体的可靠性.有故障的组件可以被排除.任何需要帮助的人都可以联系独立的测试机构,其中包括Axtal Consulting.

Neubig:”我们不仅在计划和实施资格测试方面为用户提供支持,而且在石英制造商的过程审核的准备和实施中为用户提供支持.”现在如何确保组件的可靠性?

第一步,开发人员必须使石英规格适应振荡器电路.最重要的是启动安全性:即使石英具有贴片晶振厂家数据表中规定的最大允许谐振电阻(Rrmax),振荡器也能安全工作吗?Neubig:”为了在所有条件下均能可靠运行,必须使振荡器仍然以最大电阻值的五至十倍的频率振荡.”如果不是这种情况,则必须相应地优化电路或将其最大化.可以与供应商协作降低共振电阻.

除启动条件外,还应检查石英负载,即通过石英的RF电流.最小石英最大值为2mA至3mA.1毫安如果需要高于100ppm的频率精度,Neubig建议还确定负载能力,更精确地确定石英的修整条件.可以在纸上进行初步估算,但是使用样品石英测量负载能力更为精确.

第二步,Neubig建议根据原型进行资格测试.测试范围可以适应应用程序的特定要求;IEC标准是基础. 

在室温下完美工作的压电石英晶体可以提高谐振阻抗,并在温度范围内具有更强的频率跃变.其原因是主共振与其他形式振动的干扰共振的耦合,这种共振通常仅在狭窄的温度范围内发生,并导致所谓的活性下降.带条纹石英晶体的小型化石英晶体窄的矩形石英盘,尤其是低频. 

“睡眠晶体”在较低的石英负载下显示出较高的谐振电阻,这可能导致启动时掉线或故障.DLD测试(DLD=取决于驱动电平)可用于挑选出有启动问题的石英晶振.61178-3.或者AECQ200和MIL区域的MIL-PRF-3098可用于汽车应用.为了确保质量不仅仅在样品阶段,对生产批次进行了筛选测试.这些包括:

DLD测试(DLD=驱动级别依赖性):所谓的休眠晶体在低石英负载下显示出更高的谐振电阻,这可能导致启动时掉线或故障.Neubig说:”通过DLD测试,我们可以识别和分选出存在振荡问题的石英晶体.”受外部影响,例如装上测试头时,会引起最小的干扰脉冲,手动接近等振荡,但随后的接通过程将失败.

此外,DLD效应可通过蓄热暂时治愈.

Neubig解释说”显示出不规则DLD效应的晶体通常会随着时间的流逝而产生可靠性风险,即使它们最初在特定振荡器的初始测试中并不明显.”因此,Axtal对六个或更多负载值进行测试.这超出了IEC60444-6的规范,后者仅规定了在两个负载下的测量值.

检查活动骤降:

在室温下完美工作的石英晶体在温度范围内可以显示出更高的谐振阻抗和更强的频率跳跃.其原因是主共振与来自其他形式振动的干扰共振的耦合,这些共振通常仅在狭窄的范围内.或者,AECQ200和MIL区域的MIL-PRF-3098可用于汽车应用.为了确保质量在采样阶段不仅仅正确,对生产批次进行了筛选测试.这些包括:

●DLD测试(DLD=取决于驱动级别):需要时显示所谓的休眠晶体.此外,通过存储热量可以暂时治愈DLD效果.

显示出不规则DLD效应的无源晶振通常会随时间造成可靠性风险,即使它们在特定温度范围内的初始测试中出现并导致所谓的活性下降.具有条纹石英的小型化石英晶体特别容易受到这种倾角的影响,即窄矩形石英盘,尤其是较低的频率.

Neubig:”为了使我们能够检测到这种骤降,我们必须在整个工作温度范围内的狭窄温度范围内测量共振频率和电阻.”然后根据IEC60444-7对测量数据进行分析以发现不规则性.振动安全的决定性因素是在任何温度下是否都超过了共振电阻的规定极限值.在对频率要求严格的应用中,频率的温度响应可能仅与理想抛物线略有不同.由于下降仅发生在狭窄的温度范围内,因此无法通过其他具有较大温度步长的测试来检测故障.

●温度变化测试:通过该测试,可以识别出具有不足的弹性的石英晶体,该测试会引发故障,例如,由于石英盘的粘合剂强度不足以及电极在石英盘上的粘合强度不足.建议采用符合IEC60068-2-14的两浴法或两室法或MIL-STD-202的相应方法.该测试显示了石英生产中的工艺缺陷,通常无法通过组件的老化测试来检测到该缺陷,但可能会造成长期故障的风险.此测试中的热应力比电路板测试中的热应力要强,因为温度补偿要快得多,这导致在实际操作中距条件更大的安全距离.

●温度存储:在应用中需要更高的频率稳定性的情况下,该测试用于选择具有不规则老化的振荡晶体.晶体在85℃下储存数周.在这段时间内超过最大允许频率变化(老化)就意味着失败.此测试会随着时间的推移引发加速故障,例如由于石英缺乏密封性(毛漏).

金洛鑫电子很荣幸可以与AXTAL晶振品牌合作,双方互助共赢,这几年AXTAL公司打开了中国市场,受到部分国内生产厂家的认可,越来越多的工厂和企业使用AXTAL生产的石英晶体和石英晶体振荡器系列.该品牌已上线我司官网http://www.quartzcrystal.cn/,有需要的可以进来了解下.

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