汽车用小型晶振的设计开发

　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CERALOCK CSTCC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。
　　车载用小型晶振（HCR？）的产品规格
　　车载HCR？「XRCHA-F-A」系列的产品外观如图1所示，产品规格如图2所示。车载用晶体时钟的需求很多，从16MHz到24MHz都有相应产品。采用的尺寸是2.5×2.0mm，和同一频带的传统晶体相比体积减少了37%.此外，原来的晶振使用的是玻璃密封和熔接的是密封性的封装，HCR？如上所述，是在平板上用金属帽这种简单的构造，既经济又同时实现了高品质的晶振。主要面向ECU、ABS、EPS、车身ECU等，标准的高精度化车载ECU的应用。工作温度范围是-40～+125℃，但是也可以被应用在+150℃的环境。
　　
　　图1：XRCHA-F-A系列产品外观