高可靠性振蕩子滿足車載設(shè)備的苛刻要求

高可靠性振蕩子滿足車載設(shè)備的苛刻要求

現(xiàn)代轎車發(fā)動機大都用電子燃油噴射系統(tǒng)，其中有一個形似方盒子的控制元件叫“ECU（電子控制單元）”。如果說ECU就像人的大腦，負(fù)責(zé)接受各種信號，經(jīng)由內(nèi)建的基礎(chǔ)程式判別后，來控制各個系統(tǒng)，以維持汽車正常的行駛。那么，支撐車載ECU核心部分的關(guān)鍵元件——“振蕩子”，就和人的心臟一樣重要。1977年，村田制作所開發(fā)出陶瓷振蕩子CERALOCKR?，該產(chǎn)品被應(yīng)用于各種各樣的電子設(shè)備中。村田利用其從材料到制造工藝等多方面積累的技術(shù)經(jīng)驗，長年向市場供應(yīng)可滿足車載設(shè)備苛刻要求的產(chǎn)品，并大力開發(fā)需求隨著高速車載LAN的普及而不斷擴大的高精度產(chǎn)品。

村田的振蕩子產(chǎn)品系列中有陶瓷振蕩子和石英晶體振蕩器等產(chǎn)品。陶瓷振蕩子具備小型和價格低廉的特點，而石英晶體振蕩器雖然價格比較昂貴，卻具備了高精度的特性。在消費電子產(chǎn)品市場中，許多電子設(shè)備都采用了陶瓷振蕩子。最近伴隨著SATA和USB等接口的數(shù)據(jù)傳輸速度的高速化，應(yīng)用于HDD的振蕩子也逐漸被要求實現(xiàn)更高精度。至今為止在汽車電子設(shè)備市場和消費電子產(chǎn)品市場中，村田的陶瓷振蕩子發(fā)揮了其巨大的作用。

陶瓷振蕩子CERALOCK?由具有高度穩(wěn)定性的壓電陶瓷構(gòu)成，用作機械振蕩子。該器件是作為參考信號發(fā)生器開發(fā)的，其頻率主要通過陶瓷元件的尺寸和厚度來調(diào)整。隨著IC技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備均可以通過單個LSI集成電路來控制，如單片微處理器。CERALOCK?可在大多數(shù)基于微處理器的設(shè)備中用作時限元件。
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在車載用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（頻率總偏差為0.5％）方面，村田制作所目前備有振蕩頻率涵蓋2MHz～70MHz的5個系列。此外還提供將頻率的總偏差控制在±0.3％的3個系列的高精度產(chǎn)品。隨著高精度產(chǎn)品的需求大為提升，采用CAN-BUS等高速車載LAN的汽車廠商日益增多。

圖：車載陶瓷振蕩子的產(chǎn)品線?

在車載振蕩子市場上，陶瓷振蕩子和石英晶振平分秋色。陶瓷振蕩子具備以下幾個比石英晶振出色的特點：第一是機電耦合系數(shù)大（施加的電能可轉(zhuǎn)化為機械振動能的比率）。這就意味著在施加相同電能時振動能量要比石英晶振大，因此在受到振動及沖擊或振蕩子附著有異物時不易受到干擾；第二是起振時間遠(yuǎn)比石英晶振短；第三是外形尺寸小；第四是穩(wěn)定振蕩的范圍大，容易選擇振蕩電路的電路常數(shù)。

對于汽車用部件，使用溫度范圍以及受到振動及沖擊時的可靠性尤為重要。為了滿足這些要求，村田在面向車載用途推出的陶瓷振蕩子上的多處采取了確?？煽啃缘拇胧?。

村田制作所的陶瓷振蕩子在具備外部電極的陶瓷基片上設(shè)置正方體的陶瓷壓電元件，然后在上面蓋上金屬蓋進(jìn)行密封。壓電元件的兩端用導(dǎo)電性粘合劑固定，壓電元件的中央部分設(shè)有振動電極，向此處施加電壓后，壓電元件的中央部分就會振動。也就是說，壓電元件是在由陶瓷基片和金屬蓋封閉起來的空間內(nèi)振動的。

村田陶瓷振蕩子所采用的技術(shù)中，另一不可不提的就是小型化技術(shù)。為了使振蕩子的振蕩穩(wěn)定，通常的做法是在壓電元件的兩端連接電容。而該公司的陶瓷振蕩子則不同，電容器采用與陶瓷基片合為一體的方式進(jìn)行內(nèi)置。

村田認(rèn)為，今后FlexRay?等高速車載LAN將拉動車載陶瓷振蕩子的市場。因此，村田從1990年首例車載LAN“CAN-BUS”開始使用陶瓷振蕩子起就在積極致力于車載陶瓷振蕩子的高精度化。最初一直采用從已有產(chǎn)品中挑選的方式來解決需求，不過，為了滿足更高的精度要求，開始從壓電元件材料及工藝入手進(jìn)行改進(jìn)。從而實現(xiàn)了總頻率偏差僅為±0.3％的高精度。未來，憑借擁有從材料到制造設(shè)備的一條龍生產(chǎn)方式的優(yōu)勢，村田將繼續(xù)改進(jìn)材料及工藝，以進(jìn)一步提高精度。