【導讀】在我們的日常工作中，經常會碰到器件失效或系統故障，這時為了清楚界定失效事件的嚴重性，就需要定量的來描述具體的失效率，這就需要用專業的術語來溝通，而有的工程師喜歡談FIT，有的工程師喜歡談MTBF，其實這兩個概念所描述的主體是不一樣的，因此有必要在此簡析一下。
當前的汽車中搭載著越來越多的電子設備，這些設備都需要通過車載網絡（in-vehicle networks, IVN）來進行通信，諧振器則在通信過程中提供頻率控制功能，以確保系統穩定運作。本文將為您介紹諧振器在汽車領域的應用，以及由村田制作所（Murata）所推出的晶體諧振器和陶瓷諧振器。
諧振器在汽車應用中用途廣泛
諧振器是指產生諧振頻率的電子組件，常用的諧振器主要分為石英晶體諧振器和陶瓷諧振器。諧振器產生頻率的作用，具有穩定、抗干擾性能良好的特點，廣泛應用于各種電子產品中。其中石英晶體諧振器的頻率精度要高于陶瓷諧振器，但成本也比陶瓷諧振器高。諧振器主要起到頻率控制的作用，所有電子產品涉及頻率的發射和接收都需要諧振器，可用作電子電路的參考時鐘或信號源。
石英晶體可以利用晶體材料的壓電特性，將精確的頻率信號傳輸到IC（微控制器），在結晶坯料的兩側的濺射沉積電極上施加電場，則會對做為壓電材料的石英晶體引起振動。
陶瓷諧振器則使用主要由鋯鈦酸鉛（Lead-Zirconate-Titanate, PZT）組成的高度穩定壓電陶瓷做為機械諧振器。當施加電壓時，由于壓電效應而發生變形，并且在特定頻率下發生共振。該共振頻率由振動模式和陶瓷基板的尺寸（長度、厚度）決定。
在汽車應用中，有各種諧振器產品使用案例，包括相機架構與雷達架構的高級駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS）、胎壓偵測系統（Tire-Pressure Monitoring System, TPMS）、遠程無鑰匙進入（Remote Keyless Entry, RKE）、以太網、無線充電器、NFC（鑰匙）、常規式或數字式組合儀表、停車輔助系統、環視攝像頭系統、行車記錄儀、電動／混合動力汽車的電池管理系統及電機控制器。
特殊結構設計具有優越特性
在汽車應用中，電子零組件必須面對高溫、低溫、震動、噪聲等復雜的環境，因此對于諧振器的質量要求特別高。Murata已經持續向市場供應做為微型計算機等基準時鐘使用的陶瓷諧振器（CERALOCK®）40多年。為了能夠滿足陶瓷諧振器的頻率精度無法支持、需要更高精度時鐘的設備，因此和東京電波株式會社共同研發出小型且實現高可靠性的晶體諧振器。Murata自2009年開始面向消費級市場供貨，并于2013年面向車載市場。
Murata的晶體諧振器使用現有晶體諧振器沒有的獨特封裝技術，是具有優越品質、量產性、高性價比的晶體諧振器。相對于一般的晶體諧振器采用空穴構造的陶瓷封裝，Murata的晶體諧振器采用陶瓷諧振器中具有多年市場實際業績的平面構造的氧化鋁基板和金屬帽相結合的構造。通過采用通用性高平面構造氧化鋁基板、金屬帽，與傳統的晶體諧振器相比，在降低材料費用的同時，可提高供給的穩定性和增產的對應能力。
由于Murata擁有從晶體原石的生產、設計、獨創設備的生產，到全球銷售網的一條龍體制。因此，能夠反映出獨特的制造工藝，并開創出新的領域，可為客戶提供新的價值。
汽車用晶體諧振器滿足車載可靠性要求
Murata的汽車用晶體諧振器（XRCHA系列、XRCGB系列、XRCGE系列）擁有Murata特有的封裝技術，具有優越的品質、量產性和性價比，能夠對應下一代車載通信標準車載Ethernet/FlexRay。應用于車載Ethernet/FlexRay時，整體精度可達到±50ppm，負荷容量（Cs）可對應6pF、8pF、10pF等。Murata的汽車用晶體諧振器可滿足車載用要求的可靠性保障（AEC-Q200）。高溫放置可達到+125℃、1000小時，溫度循環可達到-55至+125℃、1000個循環，中等濕度負荷可達到+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時，高溫負荷則可達到+125℃、DC6V、1000小時。
Murata的汽車用晶體諧振器結構采用小型、高可靠性封裝，適合ECU小型化的2.5×2.0mm/2.0×1.6mm尺寸，與3.2×2.5mm尺寸相比，實現了超大的60%小型化。采用CERALOCK具備的高可靠性封裝，具有耐沖擊性、耐跌落性等優越的機械性能和耐氣候性能。具有不遺漏抑制振動的粒子，Murata特有的的顆粒篩選技術，可以在生產階段就準確地甄別出附著有顆粒，并可能引起晶體諧振器特性劣化的不良品，并導入適合基板外形檢查（Automatic Optical Inspection, AOI）的形狀設計，采用小尺寸且能夠提高焊接圓角可視性的角電極形狀。
Murata的汽車用小型晶體諧振器（2.0x1.6x 0.7mm），包含XRCGB_F_A、XRCGE_F_A、XRCGB_F_C、XRCGB_F_G（信息娛樂專用）系列。
汽車用陶瓷諧振器的振蕩上升時間快
Murata的汽車用CERALOCK陶瓷諧振器（XRCHA系列、XRCGB系列），廣泛用于汽車應用中，這些汽車產品在世界各地的客戶中使用，植根于多年來通過Murata開發的設計和制造技術。CERALOCK陶瓷諧振器有利于簡化設計，可實現小型、低背的產品設計、容量內置型，并削減組件數量，適合CAN通信的頻率精度，LS-CAN用的總頻率公差達±0.8%（同系列對應的頻率公差不同），HS-CAN用的總頻率公差為±0.27%。
Murata的汽車用CERALOCK陶瓷諧振器的振蕩上升時間（startup time）快，振蕩上升時間是指IC電源啟動時，從振蕩過渡的狀態向恒定區移動所需的時間，Murata的規定是達到恒定狀態的振蕩水平90%的時間。振蕩上升時間受振蕩電路中使用組件的影響，與晶體諧振器相比較的話，CERALOCK的振蕩上升時間會快1位數到2位數。
為滿足符合動力傳動系統／底盤，以及“行駛、轉彎、停止”的機能環境的可靠性。CERALOCK陶瓷諧振器支持高溫放置達+125℃、1000小時，溫度循環達-55到+125℃、1000個循環，中等濕度負荷可達+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時，高溫負荷則可達+125℃、DC6V、1000小時。
為應對多變的規格響應，Murata在各個系列的頻率范圍內，提供符合客戶要求各種頻率的產品，并將150℃對應產品加入到產品陣容中。在一般汽車用中，推出CSTCR_G_B（頻率4.00～7.99 MHz）、CSTNE_G_A（8.00～13.99 MHz）、CSTNE_V_C（頻率14.00～20.00 MHz），頻率公差均為±0.5%。車內網絡用（高精度組件）則包含CSTNR_GH5C（頻率4.00～7.99 MHz）、CSTNE_GH5C（頻率8.00～13.99 MHz）、CSTNE_VH3C（頻率14.00～20.00 MHz），頻率公差均為±0.07%。
結語
諧振器廣泛應用于各種電子產品中，面對嚴苛的汽車應用環境，高質量的諧振器對產品的穩定性具有重要的影響。Murata擁有數十年的諧振器制造經驗與專利技術，能夠滿足汽車應用的嚴苛要求，將是相關產品開發商的最佳選擇與合作伙伴。
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