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从手机可以移动携带开始，就一直是石英晶振使用量最大的电子领域，日本及至全球最大的品牌爱普生晶振进入中国市场之后，最早就是广泛大量的应用在手机上了，从老人机，半键盘半屏幕手机，滑盖手机到如今的智能手机，几乎都能看到爱普生晶振的身影。MC-146晶振和FC-135晶振在爱普生公司当中，被誉为是手机晶振的两大型号。

晶振生产制造阶段的管理

1.晶振元件管理

石英晶振元件的可靠性对产品的可靠性有很大的影响,尽管产品有完美的设计,组成产品的元器件可靠性出现问题,也无法实现产品规定的可靠性。石英晶振元件的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性两个方面,固有可靠性指的是元器件自身的可靠性状况,这是由供应商决定的,供应商生产的元器件好换坏直接决定了元器件的固有可靠性。使用可靠性指的是元器件在使用阶段的可靠性,它与元器件的使用环境、使用方法等有直接关系,在进行元器件可靠性管理,必须保证元器件的固有可靠性和使用靠性都在管控范围内,只有这样才能尽可能的保证元器件的可靠性不出问题。

为了保证石英晶振,贴片晶振元件的固有可靠性和使用可靠性,需要进行很多的管理工作。比如,在采购原材料时,需要对供应商进行管理,在交付阶段,需要进行来料检验工作,在生产阶段需要保证元器件的使用环境、方法等。结合W公司实际情况, 需要采取以下措施来保障元器件的可靠性。

(1)优化供应商管理制度

目前,市场对石英晶振的产品型号需求不一,Z公司的石英晶振产品型号非常多,组成石英晶振的元器件种类也很复杂,所有元器件的可靠性都可能会对最终的石英晶体,石英晶振可靠性带来影响。这样以来,对元器件的可靠性管控就必须严格进行,选择合适的供应商就显得尤为重要。供应商管理制度的合理性对采购的元器件的可靠性水平是成正比的,完善供应管理制度对提高元器件的固有可靠性大有裨益。

为了优化供应商管理制度,Z公司制定了《供应商准入制度》和《供应商考核制度》两个管理规程,来对供应商管理工作提供准则和要求。制度要求资材课、品管课以及技术课等多个部门联合对供应商进行评审,评审通过的供应商纳入合格供应商名录,接下来对进入名录的供应商的晶振样品进行检测,经技术部门确定合格后,最终成为合格供方。Z公司每季度还要对合格供方进行动态评价,以此来保证供方的质量。在每批元器件入库前,需要对元器件进行来料检验,按照来料检验规程严格进行筛选,经检验合格的元器件才能入库,进行生产。这样就能保证石英晶振,石英晶体振荡器的固有可靠性满足要求,Z公司供应商管理流程如图4-3所示。

除此以外,如何根据实际情况,采用一定的策略来实现对供应商管理利益的最大化也是一门学问,Z公司目前所需原材料种类繁多,元器件的重要程度也千差万别,因此,Z公司针对不同的供应商可以采用不同的策略,对于那些直接影响石英晶体振荡器,石英晶振可靠性的关键元器件,公司应采取与供应商合作共赢的模式,与供应商加强交流,分享实际生产需要经验,从而降低采购成本,提高元器件可靠性。对于那些非关键元器件供应商,公司应该采取多家供应商供货的方法,使供应商之间形成竞争关系,从未间接可以降低采购成本,提高采购质量。公司一定要重视对供应商的管理。

(2)完善元器件的选用制度

虽然元器件的供应商管理问题解决了,元器件的固有可靠性也有了保证,但为了保证石英晶振,贴片晶振的使用可靠性,需要对元器件的选用进行要求,具体的选用要求有以下几个方面:

（1)根据石英晶振的具体型号,来选取相应规格的元器件,而不是只根据型号来选取元器件,因为不同的石英晶振产品的可靠性标准不同,那么所需元器件的规格也会有所差别。

（2)根据元器件在使用过程所受应力的状况来选取元器件,不同产品的元器件所受极限应力不尽相同,按照降额设计的原则来选取元器件。

（3)简化元器件品类,尽量选取标准化元器件,因为标准化石英晶体振荡器.石英晶振,贴片晶振的成本低, 可靠性水平也高。

（4)对于新型元器件的选取,必须经过技术部门的可靠性评估后,没有问题才能投产。

（5)根据以往选取石英晶振,贴片晶振实际经验,制定元器件选取标准,规范元器件选取方法。

对于很多朋友并不了解什么是石英晶振,可能会疑惑我们都没有听说的石英晶振到底能够起到什么作用?简单来说晶振是一种频率元件,主要是接收命令传递信号的作用.石英晶振是指里面的芯片是由石英制作而成.同时晶振还分为石英晶振和陶瓷晶振.陶瓷晶振顾名思义是陶瓷做的晶振.一般常用于各类电子产品,比如:手机、平板电脑、键盘、鼠标、数码产品、车载电子等电子类产品.

对产品的设计、生产、维修等全流程进行诊断分析,通过对Z公司相关控制程序、作业指导书、作业人员的访谈、生产线实地走访、试验过程分析等途径,来分析诊断贴片晶振,石英晶振故障原因。通过诊断,发现Z公司的可靠性设计、生产,可靠性试验等方面存在这严重不足,最后运用因果分析图从人、机、料、法、环、测等六个方面来对石英晶振故障原因进行诊断,诊断结果如图4-1。

FRACAS( Failure Report Analysis and Corrective Action Systemm),即故障报告、分析和纠正措施系统。首先通过报告产品的故障来分析故障原因,然后制定有效措施来解决可靠性问题,防止故障再次出现,与此同时,把故障原因和对应的纠正措施反馈到设计过程中,从而形成可靠性增长的良性循环。图4-2为FRACAS工作流程图。

石英晶振可靠性现状

可靠性管理是提高产品可靠性的必由之路,在很多领域有着广泛的应用,大到航空航天,小到电子信息设备,都已经应用可靠性管理来提高企业产品的可靠性。但截至目前,在石英晶振制造领域,还没有全方位的将可靠性管理纳入企业日常管理中来。Z公司也不例外,Z公司目前主要按照ISO9001质量管理体系的要求来对石英晶振产品的质量进行管理,虽然公司的管理水平比较先进,但如果要从根本上改善石英晶振产品的可靠性,就要将可靠性管理纳入公司管理中来。目前,A型石英晶振产品占到公司晶振销量的20%左右,是公司的主推产品, 该型石英贴片晶振的设计也已经很成熟了,但A型石英晶振可靠性仍然存在着很多问题,退换货给公司形象带来负面影响。针对这种现象的出现,本文将以A型石英晶振为例,首先对A型石英晶振产品进行 FMECA分析,其次运用模糊FMECA综合评判来量化FMEA的分析结果,并在定量分析的基础上建立模糊CA模型,计算各故障模式的综合危害度等级,并以此为根据对故障模式进行排序,以便判定进行改进措施的优先权,保证系统可靠性工作的效率,最后结合公司实际情况,诊断出产品可靠性不高的原因,尽可能的来帮助企业解决石英晶振的可靠性问题。

3.3A型石英晶振 FMECA分析

本文采用故障模式、影响及危害性分析( FMECA)来分析A型石英晶振的故障模式、故障影响以及故障所带来的危害性,试图通过 FMECA来找出A型石英晶振,贴片晶振,石英晶体振荡器可靠性管理上存在的问题,并针对这些问题运用可靠性管理方法来解决,最终达到提高晶振可靠性的目的。

下面对A型石英晶振进行故障模式、影响及危害性分析:

1.定义产品

石英晶振的功能:石英晶振作为一种高精度的频率源器件,主要作用是输出高精确,高稳定的频率。石英晶振由五部分组成:底座、PCB电路板、晶体元器件和外壳五部分组成。本文按照石英晶振_PCB板一元器件的层次来对石英晶振进行 FMECA分析,石英晶振的最高约定层次为石英晶振,最低约定层次为元器件。

2.故障严酷度(S)的划分

故障严酷度划分如下:

I类(灾难性的):晶振无输出的故障

Ⅱ类(致命的):晶振输出幅度小的故障

Ⅲ类(临界的):晶振输出有杂波的故障

IV类(轻度的):晶振相噪不良的故障

3.可靠性框图

石英晶振构造比较简单,石英晶振,贴片晶振可靠性框图如图3-4所示

4.故障模式分析

以2015年A型石英晶振故障模式数据为依据,A型石英晶振的故障模式按部件类别可以分为底座、PCB电路板、元器件、晶体和外壳这五个类别。根据A型晶振产品故障统计来确定发生度O,得到A型石英晶振故障发生度如表3-2

其实平板电脑内部构造并不复杂，一块中控板，CPU处理器，,以及一堆的贴片电容电阻系列。不过随着平板电脑生产的企业越来越多高利润时代即将终结，接下来的将是平板电脑企业的寒冬！不过话又说回来，不管这平板电脑出来有没给大家带来生活上的便利不说，到是可以理解成平板电脑给一部分零配件商带来了一场商机，比如内部的使用的石英晶振就给晶振行业带来了不小的订单，一台小小的平板电脑内部最少使用3颗石英晶振，其中一颗是32.768K晶振，2颗是贴片晶振，16M3225mm贴片晶振，或者是32.0M3225mm体积的贴片晶振，目前就刚中国境内就有销售除2.5亿台平板电脑，2.5亿*3=7.5亿颗石英晶振，况且还有一系列的电容电阻类电子元件。

就说说使用在苹果手机上的石英晶振来说，使用的品牌大多数都是日本爱普生晶振品牌，尤其是内部控制着时钟的32.768K晶振，有源的石英晶体振荡器也是使用的日本KDS晶振品牌，目前市面上的知名品牌手机使用的大多数都是进口晶振，国内生产的石英晶振品牌少子又少，而且质量性能很多还达不到要求，国内的无论是数码产品，还是其它大型电子设备产品，或者是说电子元件器件晶振等产品，想要在国际市场上有一定的地位，这还需要付出很大的努力，才能成就民族品牌。

  印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件．它提供电路元件和器件之间的电气连接.随着技术的飞速发展,PCB的密度越来越高.PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大．因此,在进行PCB设计时．必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求.首先,要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加；过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰.在确定PCB尺寸后．再确定特殊元件的位置.最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局.

稍微了解晶振知识的朋友都知道，晶振的温度系数是很多厂家比较看重的，不管是产品生产过程中还是使用的情况下，卷盘装的贴片晶振厂家都是使用自动贴片机来进行产品焊接，使用自动贴片机就要进行波峰焊接，波峰焊的温度正常都比手工焊接的温度高，所以这就是为什么很多客户问我们有没有宽温晶振的原因。而且有些客户设计的产品还需要过高温锡炉，这里就要涉及到晶振本身的抗高温的情况，一般高温炉的温度在330°左右，而耐高温的晶体耐最高也只能300°左右。所以CEOB2B晶振平台技术人员提醒广大晶振采购商一般的石英晶振最好不要过高温锡炉，如果实在要过锡炉也只能是耐高温的石英晶体振荡器，或者耐高温的贴片晶振可以过，普通的石英晶体或者圆柱晶体千万不要过高温锡炉，因为这些晶体里面的芯片都是用支架锡线焊接固定的，如果到达一定的温度里面的锡就会融化，这样就会导致频率水晶片脱落，造成晶体损坏。

晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal,它是时钟电路中最重要的部件,它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率,它就像个标尺,工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自然容易出现问题. 晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号.通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步.有些通讯系统的基频和射频使用不同的石英晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步.晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率.如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供.

电路中,为了得到交流信号,可以用RC、LC谐振电路取得,但这些电路的振荡频率并不稳定.在要求得到高稳定频率的电路中,必须使用石英晶体振荡电路.石英晶体具有高品质因数,振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后,振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10^(-11).广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合.

晶振,在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振.
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到石英晶振,贴片晶振标称的谐振频率.

一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略.

一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择.

每种芯片的手册上都会提供外部晶振输入的标准电路,会表明芯片的最高可使用频率等参数,在设计电路时要掌握.与计算机用CPU不同,单片机现在所能接收的晶振频率相对较低,但对于一般控制电路来说足够了.

晶振是为电路提供频率基准的元器件,通常分成有源晶振和无源晶振两个大类,无源晶振需要芯片内部有振荡器,并且晶振的信号电压根据起振电路而定,允许不同的电压,但无源晶振通常信号质量和精度较差,需要精确匹配外围电路（电感、电容、电阻等）,如需更换晶振时要同时更换外围的电路.有源晶振不需要芯片的内部振荡器,可以提供高精度的频率基准,信号质量也较无源晶振要好.

石英产品主要是利用石英材料（水晶）的压电效应制成的电子原件和器件,使用石英为震荡源的产品主要有石英晶体谐振器,有源晶振,石英晶振,贴片晶振,石英晶体振荡器.晶振是一种机电器件,在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十.高级的精度更高.有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器VCXO,而常见的有8M、12M晶振等等.

目前晶振被广泛应用于各电子产品中,在生产这些电路板设有晶振的电子产品上都需要经过很多工序的检测,在检漏工序中,就是在酒精加压的环境下,石英晶体容易产生碰壳现象,即振动时芯片跟外壳容易相碰,从而晶体容易发生时振时不振或停振,CEOB2B晶振平台总结了下导致晶振停振的几个要素:

1.由于芯片本身的厚度很薄,当激励功率过大时,会使内部石英芯片破损,导致停振.

2.在焊锡时,当锡丝透过线路板上小孔渗过,导致引脚跟外壳连接在一块,或是石英晶振晶体在制造过程中,基座上引脚的锡点和外壳相连接发生单漏,都会造成短路,从而引起停振.

3.由于石英晶体在剪脚和焊锡的时候容易产生机械应力和热应力,而焊锡温度过高和作用时间太长都会影响到晶体,容易导致晶体处于临界状态,以至出现时振时不振现象,甚至停振.

4.在压封时,晶体内部要求抽真空充氮气,如果发生压封不良,即石英晶体的密封性不好时,在酒精加压的条件下,其表现为漏气,称之为双漏,也会导致停振,

5.有功负载会降低Q值(即品质因素),从而使石英晶体振荡器,石英晶体的稳定性下降,容易受周边有源组件影响,处于不稳定状态,出现时振时不振现象. 6,当石英晶体频率发生频率漂移,且超出石英晶体频率偏差范围过多时,以至于捕捉不到石英晶体的中心频率,从而导致芯片不起振.

晶振在使用过程中有很多需要注意的地方,根据晶振不同情况导致的停振问题,我们可以通过以下有效方法正确处理.

1.控制好剪脚和焊锡工序,并保证基座绝缘性能和引脚质量,引脚镀层光亮均匀无麻面,无变形、裂痕、变色、划伤、污迹及镀层剥落.为了更好地防止单漏,可以在晶体下加一个绝缘垫片.

2.严格按照技术要求的规定,对石英晶体组件进行检漏试验以检查其密封性,及时处理不良品并分析原因.

3.由于石英晶体是被动组件,它是由IC提供适当的激励功率而正常工作的,因此,当激励功率过低时,晶体不易起振,过高时,便形成过激励,使石英芯片破损,引起停振.所以,应提供适当的激励功率.另外,有功负载会消耗一定的功率,从而降低晶体Q值,从而使晶体的稳定性下降,容易受周边有源组件影响,处于不稳定状态,出现时振时不振现象,所以,外加有功负载时,应匹配一个比较合适有功负载.

4.当晶体产生频率漂移而且超出频差范围时,应检查是否匹配了合适的负载电容,可以通过调节石英晶振,有源晶振,石英晶体的负载电容来解决.

5.压封工序是将调好的谐振件在氮气保护中与外壳封装起来,以稳定石英晶体谐振器的电气性能.在此工序应保持送料仓、压封仓和出料仓干净,压封仓要连续冲氮气,并在压封过程中注意焊头磨损情况及模具位置,电压、气压和氮气流量是否正常,否则及时处理.其质量标准为：无伤痕、毛刺、顶坑、弯腿,压印对称不可歪斜.

大河晶振又叫River晶振也是来自日本的晶振品牌，RIVER一词英文原意是河流，是一家电子设备制造商如石英晶体谐振器、石英晶体振荡器，普通晶体振荡器（SPXO）、压控晶体振荡器（VCXO）。特别是对SMD型贴片晶振（表面贴装器件型）小型晶体器件，大河晶振一直在优先作为业内领先的公司，积累了原始的诀窍，因此，大河晶振赢得了诸多晶振采购商和代理商的信任，更被亲切的称“小型的河”。

在石英水晶振子上TDK晶振目前最为人知大概就是32.768K的圆柱晶振了，与其他品牌圆柱晶振不同，TDK晶振品牌无论是2*6晶振还是3*8晶振都是直接分正负PPM值两类，客户可以自己选择要正值的或是负值的精准度音叉晶振。陶瓷晶振上TDK晶振分长脚陶瓷晶振与短脚陶瓷晶振，想要继续了解的朋友可以直接联系我CEOB2B晶振平台客服，或者直接联系在我司平台入驻的晶振厂家及晶振品牌代理商。