石英晶振实践使用要点总结与质量控制及检验筛选操作
A.根据经验及晶体本身的特性总结出:
1、在使用过程中,外围匹配电容(包括杂散电容)愈接近晶体标称电容,电路形成的振荡频率愈接近标称频率。电路的稳定性由晶体本身和外围电路共同决定,最佳电路应让工作频率高与标准频率8PPM左右,因为频率每年都要下降3PPM左右即年老化率,这样才能保证电路中振荡频率在5年内准确度很高;
2、晶体在使用中还要具有一定的温度稳定性和抗震性及可焊性,如何实现?
1)提高晶片加工精度,降低晶体封闭壳中氮气的露点,通过高低温测试试验;
2)生产上,用优质胶,点匀和及时烤胶,检查剔除有崩边的晶片,通过跌落和机械振动测试(100-20000G)试验,提高包装保护;
3)同时增加240±10℃和5S条件下的耐高温测试。
B. 晶振的作用是产生时钟信号,晶体谐振器与其它器件共同组成晶体振荡器。
C.晶体振荡器分直插(DIP-14,DIP-8)和SMD贴片。
直插式的一般为非三态线路,有需求可选三态规格,SMD式的为三态线路输出。在使用中DIP系列1#角在无特殊说明时为断开的,静电对DIP破坏性较小。SMD系列1#角内部相连,外接时需断开,静电对其破坏最大,容易击穿IC,须作静电保护;另外,SMD系列晶振在焊接过程中不要温度过高,时间过长,一般控制在260℃±5℃,少于5秒。还应注意SMD晶振两侧有的会有DLD测试线,焊接时不能与任意焊点相连。晶振在使用中电压分5V,3.3V,1.8V等不能兼容,否则会不稳定。
D.随着石英晶振的被广泛应用到各种高端设备中,对其要求也越来越高,压控晶体振荡器(VCXO),温补晶体振荡器(TCXO)及恒温晶体振荡器(OCXO)的需求逐步上升。VCXO是可以利用电压变化来调整输出频率。(VT-TCXO压控温补振荡器)TCXO是包含一个温度感应电路,在温度发生变化是调整输出频率,是输出的频率随温度变化的偏差降低了,从而使其在一定的温度范围内保持较高的频率稳定度,一般精度要求在0-3PPM之内的做成这种。OCXO具有更高的稳定性,而且有更低的相位噪声,精度更高,它是通过内部的恒温槽维持晶体温度的稳定。
E.晶体谐振器,要达到稳定性好,要求串联谐振电阻既要小又要一致性好,同时激励功率变化带来的阻抗变量越小,晶体的谐振点容易一致,这样外围电路调试比较容易,使产品更稳定,那么具体如何实现呢?
a,用Q值(Q值是等效电路中动态臂谐振时的品质因数,振荡电路所能获得的最大稳定性直接与电路中晶体的Q值相关。Q值越高,晶体带宽越小,电抗值变化越陡,外部电抗对晶体影响越小)高的水晶材料,能降低串联电阻,同时控制胶量的匀称性;
b,要求生产车间净化程度很高,能减少本体之外的灰尘附着物带来的干扰,降低阻抗变量;
c,成品测试将并联谐振电阻和DLD值(功率改变引起的阻抗变量)控制在相对更小的范围内。
晶振的检验技术和质量控制
(一)石英晶体振荡器:这种产品的在控制上我公司更是相当的严格,对每一项参数都要求是最高的,所有产品参数我们都会用PRA1020测试仪器进行测试控制。另外除了对行业参数所控制的范围,进行加严控制,我们还会进一步增加更为全面的测试要求,比如一般的标准电压是5V或是3.3V,除了要在标准电压下保证误差,参数正常,我们还会在上下限电压进行参数测试,5V晶振会测到4.5V和5.5V电压下的频率误差,3.3V晶振会测到2.97V和3.63V电压下的频率误差,同时控制其一致性,现场观看测试过程及测试数据表。不同客户不同要求,客户可以直接观看筛选过程。
其他SMD晶振系列不再一一列举。
(二)晶体谐振器:常规标准是频率+/-30PPM,加严控制为+/-20PPM阻抗因频率不同而变,2007年以前:B表格,今天参数控制是A表格所显示的:
A表格
49S晶体 49U晶体
频率 阻值 频率 阻值
3.579545M ≤95Ω 1.8432M ≤300Ω
3.6864M ≤80Ω 2.097152M ≤200Ω
4.000M/4.032M ≤80Ω 3.072M ≤90Ω
4.096M ≤75Ω 3.200M ≤60Ω
4.433619M ≤70Ω 3.579545M ≤65Ω
4.8970M ≤65Ω 4M ≤40Ω
5.000M ≤60Ω 5.000MM ≤30Ω
5.350M ≤50Ω 6.000M ≤20Ω
6.000M ≤40Ω 6.144M ≤20Ω
6.9567M-10M ≤30Ω 10.000M ≤20Ω
10.6M ≤20Ω 11.0592M ≤15Ω
10.8M ≤25Ω 15.360M ≤12Ω
11.0592M ≤25Ω 18.432M ≤10Ω
12.000M-18.432M ≤15Ω 20.000M ≤10Ω
20.000M-24.576M ≤12Ω
25.000M-27.2M ≤10Ω
28.224M ≤11Ω
28.322M ≤12Ω
30.000M-36.864M ≤15Ω
37.998M ≤20Ω
38.897M ≤20Ω
48.000M ≤45Ω
B表格
49S晶体 49U晶体
频率 阻值 频率 阻值
3.579545M /4M ≤120Ω 1.8432M ≤500Ω
4.1M~5M ≤90Ω 2M ≤300Ω
5.1M~8M ≤60Ω 2.4576M ≤150Ω
8.1M~10M ≤50Ω 3M/3.2768M ≤120Ω
10.1M~12M ≤40Ω 3.579545M ≤90Ω
12.1M~30M ≤30Ω 4M ≤80Ω
30M以上 ≤30Ω 4.1M~6M ≤60Ω
48M(泛音) 80-100 6.1M~7M ≤50Ω
8M~10M ≤40Ω
10.1M~20 ≤30Ω
(三)表晶,常规标准频率误差是+/-20PPM,阻抗是30-40KΩ,但我们实际检验控制为:Φ3*8分为A:±5PPM /15KΩ,B:±10PPM /15KΩ,C:±15PPM /18KΩ;Φ2*6(32.768K)分为A:±5PPM /25KΩ,B:±10PPM /28KΩ,C:±15PPM /30KΩ。客户可以根据需求选择表晶,要求高的可以选择误差和阻抗小的,如A或B。
另外,为了追求晶振的高稳定性,我们对晶振还要进行抗震性和温度的电性能测试,在公司备有专业的高低温冲击测试箱,可以进行冷热温度冲击,测试晶振的耐温能力;有抗冲击实验设备—LD振动台,对晶振的抗震性进行试验测试。我们还将准备增设带电工作高低温48小时老化控制设备。我们公司的宗旨就是把我们冠杰电子的产品做到精益求精,实现满足客户的高质量的要求,让冠杰电子所产晶振真正成为客户首选。
此外,单单要严格要求这些参数,还是不够的,我们在其他参数包括DLD值,Q值等等,对这些参数我们通过权威检测仪器250B进行检测和控制,确保客户可以用到质量最好的晶体器件。