汽車(chē)用小型晶振的開(kāi)發(fā)應用設計

　村田制作所1995年就已經(jīng)推出了車(chē)載用陶瓷振蕩子CERALOCK?CSTCC系列，又在2000年推出了小型的CAN（控制器區域網(wǎng)絡(luò )）所需的對應窄頻率公差的CSTCR、CSTCE系列，被安裝于全世界的車(chē)載電子設備中。之后推出的高精度的晶振（HCR?），不斷滿(mǎn)足各種各樣對時(shí)鐘的需求。本文從車(chē)載LAN的動(dòng)向，以及對所使用計時(shí)裝置的性能需求著(zhù)眼，介紹村田在時(shí)鐘產(chǎn)品方面所作的努力。

　　車(chē)載LAN 的技術(shù)動(dòng)向

　　現在的車(chē)載ECU間的通信中最常用的CAN是經(jīng)ISO11898和ISO11519-2認證的通信規格，最大通信速度可達1Mbps.這里所使用的時(shí)鐘設備的精度是由可達到ECU間的通信標準的配備條件來(lái)決定的，一般來(lái)說(shuō)±3,000ppm精度的話(huà)是不會(huì )產(chǎn)生使用上的問(wèn)題。

　　另外，FlexRay通信速度最大可提高到10Mbps,并且還能實(shí)現X-by-Wire的實(shí)時(shí)控制，是一種可用于轉向和剎車(chē)、懸掛等控制中的通信方式。和CAN相比的話(huà)由于其通信速度加快了，所以要求精度必須在±500ppm以?xún)取?/font>

　　作為最近的熱門(mén)話(huà)題，車(chē)載Ethernet的討論正在進(jìn)行中。Ethernet是一種通過(guò)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(chē)LAN,可應用于情報系統、相機的圖像信號傳輸等。這里的通信用時(shí)鐘設備也起著(zhù)重要作用，需要數百ppm的精度。

　　像這樣通過(guò)CAN來(lái)普及的車(chē)載LAN需要大容量高精度的通信，與此同時(shí)時(shí)鐘設備也需要高精度。

　　車(chē)載用時(shí)鐘設備的技術(shù)動(dòng)向

　　車(chē)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(chē)特殊的高溫動(dòng)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(dòng)作頻率趨于高頻化，可以預見(jiàn)小型化的需求將更加激烈。車(chē)載用電子元器件中：

　　· 廣范圍的動(dòng)作溫度（-40~+125℃、根據場(chǎng)合不同也可達到+150℃）

　　· AEC-Q200所代表的高信賴(lài)性

　　· 零缺陷等品質(zhì)面的高要求

　　村田制作所已將滿(mǎn)足這些要求的車(chē)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(mǎn)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(shí)現了和現有的大尺寸晶體同等特性的小型尺寸

　　晶振有時(shí)會(huì )因為灰塵而發(fā)生不振動(dòng)的慢性不良，所以零缺陷成為了重點(diǎn)。我公司從生產(chǎn)線(xiàn)的構造階段開(kāi)始，以不產(chǎn)生灰塵，并通過(guò)去除檢查確立了獨有的灰塵排除技術(shù)。焊接裂紋通過(guò)電路板電極尺寸的最優(yōu)設計，達到熱沖擊在3000周期時(shí)裂紋進(jìn)展率也能控制在50%以下。包裝采用的是CERALOCK?常年實(shí)踐下來(lái)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(shù)脂密封的簡(jiǎn)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(shí)現低ESR的同時(shí)，兼備高經(jīng)濟性。

　　車(chē)載用小型晶振（HCR?）的產(chǎn)品規格

　　車(chē)載HCR?「XRCHA-F-A」系列的產(chǎn)品外觀(guān)如圖1所示，產(chǎn)品規格如圖2所示。車(chē)載用晶體時(shí)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,和同一頻帶的傳統晶體相比體積減少了37%.此外，原來(lái)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(jiǎn)單的構造，既經(jīng)濟又同時(shí)實(shí)現了高品質(zhì)的晶振。主要面向ECU、ABS、EPS、車(chē)身ECU等，標準的高精度化車(chē)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(guān)

　 　圖2: XRCHA-F-A系列的產(chǎn)品規格

　　結束語(yǔ)

　　縱觀(guān)自動(dòng)控制技術(shù)，不僅高精度高性能的ECU間通信，今后還將進(jìn)一步和各種各樣的傳感器節點(diǎn)、外部通信情報連接。另一方面，追求速度和效率的車(chē)載用時(shí)鐘裝置的小型化、高精度、高信賴(lài)性包括成本都將根據顧客的需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品化。