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來源：http://www.sedorisc.com 作者：康華爾電子 2020年05月20
經過測試的Axtal Crystal安全性有多高?
很多人采購進口晶振時比較在意的是品質,穩定性,價格和交期等,很少會去關注晶振的安全性,因為這個屬于知識的盲區,別說用戶了,就連供應商自己也不一定了解什么是石英晶體的安全性測試和原理.但是制造商不會不知道,AXTAL晶振是德國知名的壓電器件生產廠家,這個品牌目前在國內了解的人不算多,但也有部分廠家使用,但在國際市場上,Axtal石英晶體和振蕩器的品質和知名度可以說是數一數二的.
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BerndNeubig說:"那里不需要1或2ppm的頻率精度."購買者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.
Neubig:"采購規范通常不包括頻率和尺寸,有時還包括整體公差,或者關于負載能力的說法可疑."比選擇普通的貼片電阻器要費很多力氣.Neubig警告:"這種方法僅在非關鍵應用中才是合理的."對于依賴石英的高可靠性的應用,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.可以清理出有缺陷的組件.如果您需要幫助,可以聯系獨立的測試機構,包括Axtal Consulting.
Neubig:"我們不僅在規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也為用戶提供支持."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:即使石英具有制造商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最大電阻值進行優化.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建議還更精確地確定負載容量(石英的校準條件).可以在紙上進行初步估算,但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.石英晶體諧振器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石英晶體可以提高抗諧振能力,并在溫度范圍內具有更強的頻率跳躍.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,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.
"低沉的晶體"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體.
DLD測試(DLD=取決于驅動級別):所謂的休眠晶體在低石英負載下顯示出更高的共振電阻,這可能導致啟動時掉線或故障.Neubig說:"通過DLD測試,我們可以識別并篩選出有啟動問題的石英晶體."順便說一句,正常的系統測試不足以實現這一點:由于石英的驅動級附件,振蕩器最初無法擺動-en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效應的熱儲存可以"擠出"時間.
●Neubig解釋說,"表現出不規則DLD效應的石英,即使最初在特定石英晶體振蕩器的初步測試中并不明顯,也是一種隨時間推移而產生的可靠性風險".因此,Axtal對六個或更多belas鎢值進行測試.這超出了IEC60444-6的規定,該規定僅在兩次加載時寫入Mes-sung.
●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.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,通常僅在狹窄的溫度范圍內發生,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找出不規則之處.振動安全性的決定性因素是在任何溫度下是否都超過了確定的諧振電阻極限值.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,因此無法通過其他測試確定故障檢測更大的溫度階躍.
●溫度變化測試:通過此測試,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.該測試顯示了石英制造過程中的工藝缺陷,通常無法通過組件的老化測試來驗證其缺陷,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,此測試用于選擇具有不規則老化的振蕩晶體.晶振在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,例如由于缺少石英外殼的密封性(嚴重泄漏).
很多人采購進口晶振時比較在意的是品質,穩定性,價格和交期等,很少會去關注晶振的安全性,因為這個屬于知識的盲區,別說用戶了,就連供應商自己也不一定了解什么是石英晶體的安全性測試和原理.但是制造商不會不知道,AXTAL晶振是德國知名的壓電器件生產廠家,這個品牌目前在國內了解的人不算多,但也有部分廠家使用,但在國際市場上,Axtal石英晶體和振蕩器的品質和知名度可以說是數一數二的.
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BerndNeubig說:"那里不需要1或2ppm的頻率精度."購買者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.
Neubig:"采購規范通常不包括頻率和尺寸,有時還包括整體公差,或者關于負載能力的說法可疑."比選擇普通的貼片電阻器要費很多力氣.Neubig警告:"這種方法僅在非關鍵應用中才是合理的."對于依賴石英的高可靠性的應用,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.可以清理出有缺陷的組件.如果您需要幫助,可以聯系獨立的測試機構,包括Axtal Consulting.
Neubig:"我們不僅在規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也為用戶提供支持."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:即使石英具有制造商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最大電阻值進行優化.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建議還更精確地確定負載容量(石英的校準條件).可以在紙上進行初步估算,但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.石英晶體諧振器測試范圍可以適應應用程序的特定要求;IEC標準是基礎.
DLD測試(DLD=取決于驅動級別):所謂的休眠晶體在低石英負載下顯示出更高的共振電阻,這可能導致啟動時掉線或故障.Neubig說:"通過DLD測試,我們可以識別并篩選出有啟動問題的石英晶體."順便說一句,正常的系統測試不足以實現這一點:由于石英的驅動級附件,振蕩器最初無法擺動-en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效應的熱儲存可以"擠出"時間.
●Neubig解釋說,"表現出不規則DLD效應的石英,即使最初在特定石英晶體振蕩器的初步測試中并不明顯,也是一種隨時間推移而產生的可靠性風險".因此,Axtal對六個或更多belas鎢值進行測試.這超出了IEC60444-6的規定,該規定僅在兩次加載時寫入Mes-sung.
●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.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,通常僅在狹窄的溫度范圍內發生,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找出不規則之處.振動安全性的決定性因素是在任何溫度下是否都超過了確定的諧振電阻極限值.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,因此無法通過其他測試確定故障檢測更大的溫度階躍.
●溫度變化測試:通過此測試,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.該測試顯示了石英制造過程中的工藝缺陷,通常無法通過組件的老化測試來驗證其缺陷,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,此測試用于選擇具有不規則老化的振蕩晶體.晶振在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,例如由于缺少石英外殼的密封性(嚴重泄漏).
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