晶振不起振的原因及解決方法

原因分析:

在檢漏工序中,就是在酒精加壓的環境下,晶體容易產生碰殼現象,即振動時芯片跟外殼容易相碰,從而晶體容易發生時振時不振或停振;

在壓封時,晶體內部要求抽真空充氮氣,如果發生壓封不良,即晶體的密封性不好時,在酒精加壓的條件下,其表現為漏氣,稱之為雙漏,也會導致停振;

由于芯片本身的厚度很薄,當激勵功率過大時,會使內部石英芯片破損,導致停振;

有功負載會降低Q值(即品質因素),從而使晶體的穩定性下降,容易受周邊有源組件影響,處于不穩定狀態,出現時振時不振現象;

由于晶體在剪腳和焊錫的時候容易產生機械應力和熱應力,而焊錫溫度過高和作用時間太長都會影響到晶體,容易導致晶體處于臨界狀態,以至出現時振時不振現象,甚至停振;

在焊錫時,當錫絲透過線路板上小孔滲過,導致引腳跟外殼連接在一塊,或是晶體在制造過程中,基座上引腳的錫點和外殼相連接發生單漏,都會造成短路,從而引起停振;

當晶體頻率發生頻率漂移,且超出晶體頻率偏差范圍過多時,以至于捕捉不到晶體的中心頻率,從而導致芯片不起振。

處理方法:

嚴格按照技術要求的規定,對石英晶體組件進行檢漏試驗以檢查其密封性,及時處理不良品并分析原因;

壓封工序是將調好的諧振件在氮氣保護中與外殼封裝起來,以穩定石英晶體諧振器的電氣性能。在此工序應保持送料倉、壓封倉和出料倉干凈,壓封倉要連續沖氮氣晶振不起振,并在壓封過程中注意焊頭磨損情況及模具位置,電壓、氣壓和氮氣流量是否正常,否則及時處理。其質量標準為:無傷痕、毛刺、頂坑、彎腿,壓印對稱不可歪斜。

由于石英晶體是被動組件,它是由IC提供適當的激勵功率而正常工作的,因此,當激勵功率過低時,晶體不易起振,過高時,便形成過激勵,使石英芯片破損,引起停振。所以,應提供適當的激勵功率。另外,有功負載會消耗一定的功率,從而降低晶體Q值,從而使晶體的穩定性下降,容易受周邊有源組件影響,處于不穩定狀態,出現時振時不振現象,所以,外加有功負載時,應匹配一個比較合適有功負載。

控制好剪腳和焊錫工序,并保證基座絕緣性能和引腳質量,引腳鍍層光亮均勻無麻面,無變形、裂痕、變色、劃傷、污跡及鍍層剝落。為了更好地防止單漏,可以在晶體下加一個絕緣墊片。

當晶體產生頻率漂移而且超出頻差范圍時,應檢查是否匹配了合適的負載電容,可以通過調節晶體的負載電容來解決。(end)

問題描述:

1、設計時未發現有類似問題,但在批量投產后出現一定比例的OSC停振甚至是時振時不振蕩的問題。

2、設計時,基本以工程師自己手工焊接,批量投產后,手工焊接和機器焊接都有,這主要是因為我們存在銷售淡旺季晶振不起振,如果定單在淡季來到,為了養活工人,讓他們有事情可做,就會選擇手工焊接。

3、造成的后果,客戶返回的部分故障機器經分析為此問題造成。

初步解決:

1、生產過程中發現此問題后,一般通過更換晶體后可解決,但更換下來的晶體焊接到別的機器上,發現有很多竟然可以正常工作。

2、加強出廠老化檢查,將老化時間加長到72小時,但這顯然拉長了生產、銷售的周轉時間,因為該產品多數銷售到歐洲,為了趕船期,很多時候可能無法完成72小時老化就需要出廠。

3、曾經快遞了3臺產品至上海盛陽的某工程師(名字就不透露了),久經討論無果。

4、上網查找資料,發現周立功網站上有一篇資料談到了這個問題,其解釋為:因為HT1381為了做到低功耗,故振蕩的驅動功率比較低(該結論正確)。其給出的建議是:使用烙鐵燙一下晶體,美其名曰為激活和振蕩學習(該方式給我們造成了更大的損失)。雖然,當時俺從來沒聽說這個概念,但還是通知工程部門按照此嘗試執行了一批以觀察效果,但最終的統計結果是故障率更高。

最終解決:

1、一次無意的測試中,發現一些OSC停振的RTC,挪動了一下晶體的位置后,竟然振蕩的波形很好,反復測試,發現只要這些產品如果把晶體按平到PCB上則振蕩幅度很小甚至停振,隨著離開PCB的距離加大,出現了振蕩幅度慢慢加大的現象。


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