高可靠性振蕩器滿(mǎn)足汽車(chē)電子設備的苛刻要求

現代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機大都使用電子燃油噴射系統，其中有一個(gè)形似方盒子的控制元件叫“ECU（電子控制單元）”。如果說(shuō)ECU就像人的大腦，負責接受各種信號，經(jīng)由內建的基礎程式判別后，來(lái)控制各個(gè)系統，以維持汽車(chē)正常的行駛。那么，支撐車(chē)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(kāi)發(fā)出陶瓷振蕩子CERALOCKR®，該產(chǎn)品被應用于各種各樣的電子設備中。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(cháng)年向市場(chǎng)供應可滿(mǎn)足車(chē)載設備苛刻要求的產(chǎn)品，并大力開(kāi)發(fā)隨著(zhù)高速車(chē)載LAN的普及而不斷擴大的高精度產(chǎn)品。

陶瓷振蕩子CERALOCK®由具有高度穩定性的壓電陶瓷構成，振蕩頻率主要通過(guò)陶瓷元件的尺寸和厚度來(lái)調整。隨著(zhù)IC技術(shù)的發(fā)展，各種設備均可以通過(guò)單個(gè)LSI集成電路來(lái)控制，如單片微處理器。CERALOCK®可在大多數基于微處理器的設備中用作時(shí)鐘信號源。

在車(chē)載用標準產(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(gè)系列。此外還提供將頻率的總偏差控制在±0.27％的3個(gè)系列的高精度產(chǎn)品。隨著(zhù)采用CAN-BUS等高速車(chē)載LAN的汽車(chē)廠(chǎng)商日益增多，高精度產(chǎn)品的需求大為提升。

圖1：車(chē)載陶瓷振蕩子的產(chǎn)品線(xiàn)

在車(chē)載振蕩子市場(chǎng)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(gè)比石英晶振出色的特點(diǎn)：第一是機電耦合系數大（施加的電能可轉化為機械振動(dòng)能的比率）。這就意味著(zhù)在施加相同電能時(shí)振動(dòng)能量要比石英晶振大，因此在受到振動(dòng)及沖擊或振蕩子附著(zhù)有異物時(shí)不易受到干擾；第二是起振時(shí)間遠比石英晶振短；第三是外形尺寸??；第四是穩定振蕩的范圍大，容易選擇振蕩電路的電路常數。

對于汽車(chē)用部件，使用溫度范圍以及受到振動(dòng)及沖擊時(shí)的可靠性尤為重要。為了滿(mǎn)足這些要求，村田在面向車(chē)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置長(cháng)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電性粘合劑固定，壓電元件上印刷有電極，向此處施加電壓后，壓電元件的中央部分就會(huì )振動(dòng)。也就是說(shuō)，壓電元件是在由陶瓷基片和金屬蓋封閉起來(lái)的空間內振動(dòng)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)行內置。

村田認為，今后FlexRay®等高速車(chē)載LAN將拉動(dòng)車(chē)載陶瓷振蕩子的市場(chǎng)。因此，村田從1990年首例車(chē)載LAN“CAN-BUS”開(kāi)始使用陶瓷振蕩子起就在積極致力于車(chē)載陶瓷振蕩子的高精度化。為了滿(mǎn)足更高的精度要求，開(kāi)始從壓電元件材料及工藝入手進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)現了總頻率偏差僅為±0.27％的高精度。未來(lái)，憑借擁有從材料到制造設備的一條龍生產(chǎn)方式的優(yōu)勢，村田將繼續改進(jìn)材料及工藝，以進(jìn)一步提高精度。