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谈谈汽车用小型晶振的应用现状与开发趋势

/?? 2013年12月10日 ?? 收藏0
前言

汽车的电装化比如引擎控制、制动控制、转向控制在ADAS(高级驾驶辅助系统)中更加不可或缺,其重要性越来越高。它们都是通过ECU(电控单元)来进行控制的,作为支配其动作的时钟源计时装置是必须的。ECU通过和CAN、FlexRay等车内LAN相连接,需要瞬间传输和处理大量数据,从而需要高品质、高精度的时钟。

村田制作所1995年就已经推出了车载用陶瓷振荡子CERALOCKCSTCC系列,又在2000年推出了小型的CAN(控制器区域网络)所需的对应窄频率公差的CSTCR、CSTCE系列,被安装于全世界的车载电子设备中。之后推出的高精度的晶振(HCR),不断满足各种各样对时钟的需求。本文从车载LAN的动向,以及对所使用计时装置的性能需求着眼,介绍村田在时钟产品方面所作的努力。

车载LAN的技术动向

现在的车载ECU间的通信中最常用的CAN是经ISO11898和ISO11519-2认证的通信规格,最大通信速度可达1Mbps。这里所使用的时钟设备的精度是由可达到ECU间的通信标准的配备条件来决定的,一般来说±3,000ppm精度的话是不会产生使用上的问题。

另外,FlexRay通信速度最大可提高到10Mbps,并且还能实现X-by-Wire的实时控制,是一种可用于转向和刹车、悬挂等控制中的通信方式。和CAN相比的话由于其通信速度加快了,所以要求精度必须在±500ppm以内。

作为最近的热门话题,车载Ethernet的讨论正在进行中。Ethernet是一种通过IEEE802.3标准化的通信方式,主要在OA设备等中被运用于100BASE-T等。将其导入汽车LAN,可应用于情报系统、相机的图像信号传输等。这里的通信用时钟设备也起着重要作用,需要数百ppm的精度。

像这样通过CAN来普及的车载LAN需要大容量高精度的通信,与此同时时钟设备也需要高精度。

车载用时钟设备的技术动向

车载用晶振从插脚型产品向8045→5032→3225和小型化转变。这是由于晶体产品整体的包装都在往小型化方向转变,加上汽车特殊的高温动作(+150℃)的要求,对提高焊接裂纹耐性等的要求也提高了。特别是为了提高ECU的处理性能,动作频率趋于高频化,可以预见小型化的需求将更加激烈。车载用电子元器件中:

●广范围的动作温度(-40~+125℃、根据场合不同也可达到+150℃)

●AEC-Q200所代表的高信赖性

●零缺陷等品质面的高要求

村田制作所已将满足这些要求的车载用晶振(HCR)产品化。HCR是以CERALOCK的包装为基本构造,在内部安装了晶片的新产品,满足了CERALOCK@所达不到的高频率、高精度的要求。主要特征是:

●彻底防止灰尘颗粒的制造工艺

●焊接裂纹耐性提高的产品设计

●实现了和现有的大尺寸晶体同等特性的小型尺寸

晶振有时会因为灰尘而发生不振动的慢性不良,所以零缺陷成为了重点。我公司从生产线的构造阶段开始,以不产生灰尘,并通过去除检查确立了独有的灰尘排除技术。焊接裂纹通过电路板电极尺寸的最优设计,达到热冲击在3000周期时裂纹进展率也能控制在50%以下。包装采用的是CERALOCK常年实践下来的独特的非密封包装“cap chip”的构造。这是一种采用在陶瓷平板上将金属帽用树脂密封的简单构造,可以最大限度利用基板面积,使产品尺寸的比例足以安装大型的晶片,在实现低ESR的同时,兼备高经济性。


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