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1、報 告 人：戚麗華 負責單位：BB SQE 指導老師：邱逢舒 小組成員：宇世傳 戚麗華 發表時間：2007年9月25日,Form No:MQ-M156-04 Rev.01,晶 振 -材料研究報告,引言,Consumer Electronics 如電視機,收音機, 各類影音設備,Computer 如電腦,列表機 網路卡,藍芽產品,Communication 如手機,無線電, 機地台,衛星,未來科技 如光纖,數位電視 航太科技,晶振用途,報告大綱,一.晶振基本理論及其材料相關介紹,二.晶振分類結構及流程介紹,四.晶振材料研究成果應用,三.晶振的主要參數及其失效分析,1.晶振基本應用原理 2.晶體的
2、震盪原理 3.晶體的切割,一.晶振基本理論及其材料相關介紹,1.晶振基本應用原理定義,晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。如圖所示.,1.晶振基本應用原理優點,1. 穩定性佳,變化小,2.頻率精確度高,3.所需驅動功率小,石英晶體的優點,4.固定式(非可調式),1.晶振基本應用原理振蕩模擬,振盪原理,石英晶片本身為一壓電材料（Piezoelectric Material）,若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧
3、施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。,2.晶體的震盪原理晶體振蕩原理,FLEXURE MODE,EXTENSIONAL MODE,FACE SHEAR MODE,THICKNESS SHEAR MODE,FUNDAMENTAL MODE THICKNESS SHEAR,THIRD OVERTONE THICKNESS SHEAR,2.晶體的震盪原理晶體振蕩模式,MODES OF VIBRATION 石英晶體的振盪模式,3.晶體的切割晶體切割方式,晶體切割示意圖,Low FrequencyCT +380 DT -520 ET +660 FT -570 .,Hi
4、gh FrequencyAT +35015 BT -490 .,TEMPERATURE CHARACTERISTICS 溫度特性為何?,FREQUENCY VS TEMPERATURE (AT CUT),3.晶體的切割切割與溫度,各種切割角度 / 溫度 之關係,AT 切割角度 / 溫度 之關係,AT切割,F ( kHz) =,or,3.晶體的切割AT與F,Frequency vs. Thickness,AT-Cut Crystal,1.晶振的分類 2.晶振的結構 3.晶振的流程介紹,二.晶振分類結構及流程介紹,晶體諧振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S
5、SMD、UM-1、UM-5及柱状晶體等。HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、電視機、电话机、电子玩具中。HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。,1.晶振的分類,根据其應用制程不同還可分为SMD型,產品結構圖 49UUM系列,2.晶振的構造,晶振的製作流程圖,3.晶振流程介紹,清洗,目的: 去除晶片上之油污,研磨砂等雜質, 使濺鍍時銀面與晶片附著良好 管控重點： 清洗液配比,清洗時間,烤箱溫度,注:晶片清洗超過24小時需回收重洗,3.晶振的製程介紹清洗,稽核要點:1.清洗液殘渣測試紀錄 2.如何管控區分器皿的清洗與否 3.清洗後的晶片管控4.烤箱
6、參數記錄表,3.晶振的製程介紹濺鍍,濺鍍,目的:將清洗後排于 MASK上的晶片濺鍍至目標頻率範圍 管制重點：依工令之頻率上、下限要求；抽測頻率；晶片、電極外觀檢驗,稽核要點: 1.排片過程如何防範污染與划傷 1.銀絲污染防範(清洗前後) 2.蒸鍍的抽真空量測紀錄表 3.蒸著框是否有文件規範放置 4.外觀不良圖片是否涵蓋所有不良 5.晶片划傷管控 6.牢固度測試記錄表,3.晶振的製程介紹固膠,固膠,目的:將晶片固定于基板 注:點膠過後半成品上的銀膠進行烤乾 管控重點:膠量,位置,固化時間與溫度,稽核重點: 1.首件檢驗紀記錄表 2.是否有膠量管控sample 3.銀膠換膠,添膠記錄表 4.無塵布
7、的管控 5.烘烤管制記錄表,溫度 150+/10時間120min+/10mn,3.晶振的製程介紹微調,微調,目的:依據標準製造規格書將晶片以刮銀或鍍銀方式做頻率微調工作，調整至標準的振盪頻率 . 管控重點:料件規格,微調治具,測試設備校準,微調圈,稽核重點: 1.設備保養記錄表; 2.微調治具的污染管控 3.裝籠動作是否有文件進行規範 4.微調圈的清洗頻率管控 5.微調治具的檢查記錄表 6.烤箱管制記錄表;7真空度測試記錄表,3.晶振的製程介紹封焊,封焊,目的:將微調後的半成品加蓋焊封密合,使晶片保存在惰性環境下,不至因外界因素的改變而影響其特性 管制重點:壓力,時間,焊接模具更換 稽核重點:
8、 1.真空度測試記錄表 2.露點測試記錄表 3.模具更換記錄表 4.封焊機氣密檢查記錄表,內部重設氮氣,3.晶振的製程介紹老化,老化,目的:消除產品內應力,使產品特性穩定 管制重點:溫度 ,時間, 1.溫度點檢表 2.換料記錄表,老化溫度為1255, 時間參照規格書, 一般要求24HR-48HR,3.晶振的製程介紹終檢,終檢,目的:成品進行電氣特性檢查,最終確定良品,不良品 管控重點:零件規格,不良品管控, 稽核重點: 1.對機記錄表 2.不良品管控 3.混料的管控,注:依工令單各項參數檢測,3.晶振的製程介紹包裝、入庫,包裝,入庫,目的:將經測試後的良品,包裝于帶中,以便入庫 管控重點:短裝
9、,混料 稽核重點: 1.尾數管控;2.取料的管控;3.混料預防,1.晶振主要參數介紹 2.影響FL的分析及案例 3.影響C0的分析及案例 4.影響RR的分析及案例,三.晶振的主要參數及其失效分析,1.晶振主要參數介紹,2.影響FL的分析及案例FL,頻率(FL):晶振工作頻率,Extremly Important,2.影響FL的分析及案例 F&CL,2.影響FL的分析及案例 F&CL案例,(A)單體測試報告 (S&A250B),(1) 單體ONBOARD (2) 板子上 R124:短路 , C157:27pF , C158:27pF,(B) 與示波器量測IC INPUT / OUTPUT腳P-P
10、 (V): :,(C)與SA 量測單體在ONBOARD時中心頻率: 25.000576MHZ,板子上線路未更改前之測試:,2.影響FL的分析及案例 F&CL案例,(C)與SA量測單體在ONBOARD時中心頻率: 25.000092MHZ,(B) 與示波器量測IC INPUT / OUTPUT腳P-P (V):,板子上線路更改後之測試,(A)單體測試報告:(S&A250B),(1) 單體ONBOARD (2) 板子上 R124:短路 , C157:30pF , C158:30pF,2.影響FL的分析及案例老化,橫軸為產品生命周期(使用時間),縱軸為產品的頻變化.,產品生命周期-浴盆曲線,老化24
11、h的產品2.5k,再次老化24h後,再次過reflow,卡下7pcs不良品,2.5K直接老化48H後,過reflow,無不良打下,2.影響FL的分析及案例老化,2.影響FL的分析及案例老化,ARRIS TM502機種使用晶振老化由24H變到48H改善前後的不良率如下:,並聯電容(C0):靜態電容,3.影響C0的分析及案例C0,3.影響C0的分析及案例防摔案例,對A組包裝外不加氣泡袋做保護與B組包裝外加氣泡袋做 保護兩種方式做陶瓷地板落下實驗,數據如下:,通過數據可以看出有氣泡袋保護的變化率明顯小於無氣泡袋保護的包裝方式,3.影響C0的分析及案例防摔案例,改善前後的晶振破片不良率如下:,4.影響
12、RR的分析及案例 RR,等效電阻(RR):等效串聯阻抗,(C)與SA量測單體在ONBOARD時無波形,不起振,(B) 與SA量測IC INPUT / OUTPUT腳P-P (V):,晶振RR SPEC更改之前狀況,(A)單體測試報告:(S&A 250B),備註:單體量測OK,但onboard測試為不起振,現象為七燈恆亮,4.影響RR的分析及案例 RR案例,將晶振RR SPEC由Max 40OHM變到20OHM改善前後的不良率如下:,4.影響RR的分析及案例 RR,晶振破片產線管控修訂,供應廠最小包裝增加氣泡袋.,產線備料晶振點數料盤增加泡棉墊。,產線料件上線到料盒增加泡棉墊。,四、晶振材料研究成果應用,晶振FA分析流程制定,Thank you！,Q&A?,
