汽車用小型晶振的設計開發(fā)

　汽車的電裝化比如引擎控制、制動控制、轉向控制在ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）中更加不可或缺，其重要性越來越高。它們都是通過ECU（電控單元）來進行控制的，作為支配其動作的時鐘源計時裝置是必須的。ECU通過和CAN、FlexRay等車內LAN相連接，需要瞬間傳輸和處理大量數(shù)據(jù)，從而需要高品質、高精度的時鐘。
　　村田制作所1995年就已經(jīng)推出了車載用陶瓷振蕩子CERALOCK CSTCC系列，又在2000年推出了小型的CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)絡）所需的對應窄頻率公差的CSTCR、CSTCE系列，被安裝于全世界的車載電子設備中。之后推出的高精度的晶振（HCR），不斷滿足各種各樣對時鐘的需求。本文從車載LAN的動向，以及對所使用計時裝置的性能需求著眼，介紹村田在時鐘產(chǎn)品方面所作的努力。
　　車載LAN的技術動向
　　現(xiàn)在的車載ECU間的通信中最常用的CAN是經(jīng)ISO11898和ISO11519-2認證的通信規(guī)格，最大通信速度可達1Mbps.這里所使用的時鐘設備的精度是由可達到ECU間的通信標準的配備條件來決定的，一般來說±3，000ppm精度的話是不會產(chǎn)生使用上的問題。
　　另外，F(xiàn)lexRay通信速度最大可提高到10Mbps，并且還能實現(xiàn)X-by-Wire的實時控制，是一種可用于轉向和剎車、懸掛等控制中的通信方式。和CAN相比的話由于其通信速度加快了，所以要求精度必須在±500ppm以內。
　　作為最近的熱門話題，車載Ethernet的討論正在進行中。Ethernet是一種通過IEEE802.3標準化的通信方式，主要在OA設備等中被運用于100BASE-T等。將其導入汽車LAN，可應用于情報系統(tǒng)、相機的圖像信號傳輸?shù)?。這里的通信用時鐘設備也起著重要作用，需要數(shù)百ppm的精度。
　　像這樣通過CAN來普及的車載LAN需要大容量高精度的通信，與此同時時鐘設備也需要高精度。
　　車載用時鐘設備的技術動向
　　車載用晶振從插腳型產(chǎn)品向8045→5032→3225和小型化轉變。這是由于晶體產(chǎn)品整體的包裝都在往小型化方向轉變，加上汽車特殊的高溫動作（+150℃）的要求，對提高焊接裂紋耐性等的要求也提高了。特別是為了提高ECU的處理性能，動作頻率趨于高頻化，可以預見小型化的需求將更加激烈。車載用電子元器件中：
　　。廣范圍的動作溫度（-40～+125℃、根據(jù)場合不同也可達到+150℃）
　　。AEC-Q200所代表的高信賴性
　　。零缺陷等品質面的高要求
　　村田制作所已將滿足這些要求的車載用晶振（HCR？）產(chǎn)品化。HCR？是以CERALOCK？的包裝為基本構造，在內部安裝了晶片的新產(chǎn)品，滿足了CERALOCK？所達不到的高頻率、高精度的要求。主要特征是：
　　。徹底防止灰塵顆粒的制造工藝
　　。焊接裂紋耐性提高的產(chǎn)品設計
　　。實現(xiàn)了和現(xiàn)有的大尺寸晶體同等特性的小型尺寸
　　晶振有時會因為灰塵而發(fā)生不振動的慢性不良，所以零缺陷成為了重點。我公司從生產(chǎn)線的構造階段開始，以不產(chǎn)生灰塵，并通過去除檢查確立了獨有的灰塵排除技術。焊接裂紋通過電路板電極尺寸的最優(yōu)設計，達到熱沖擊在3000周期時裂紋進展率也能控制在50%以下。包裝采用的是CERALOCK？常年實踐下來的獨特的非密封包裝“cap chip”的構造。這是一種采用在陶瓷平板上將金屬帽用樹脂密封的簡單構造，可以最大限度利用基板面積，使產(chǎn)品尺寸的比例足以安裝大型的晶片，在實現(xiàn)低ESR的同時，兼?zhèn)涓呓?jīng)濟性。
　　車載用小型晶振（HCR？）的產(chǎn)品規(guī)格
　　車載HCR？「XRCHA-F-A」系列的產(chǎn)品外觀如圖1所示，產(chǎn)品規(guī)格如圖2所示。車載用晶體時鐘的需求很多，從16MHz到24MHz都有相應產(chǎn)品。采用的尺寸是2.5×2.0mm，和同一頻帶的傳統(tǒng)晶體相比體積減少了37%.此外，原來的晶振使用的是玻璃密封和熔接的是密封性的封裝，HCR？如上所述，是在平板上用金屬帽這種簡單的構造，既經(jīng)濟又同時實現(xiàn)了高品質的晶振。主要面向ECU、ABS、EPS、車身ECU等，標準的高精度化車載ECU的應用。工作溫度范圍是-40～+125℃，但是也可以被應用在+150℃的環(huán)境。
　　
　　圖1：XRCHA-F-A系列產(chǎn)品外觀