晶振不起振失效分析

失效晶振内部结构图

 

样品01密封区剖面形貌

 

样品01密封腔区电极区剖面形貌

 

样品01电极成分分析位置示意图

 

EDS成分分析谱图

 

表3.电极成分测试结果（wt.%）

测试位置	C	O	Al	Ti	Cu	Ag	Pb	合计
A	/	1.33	/	/	66.22	32.45	/	100
B	0.55	3.99	3.01	1.77	65.78	8.38	16.52	100
C	0.47	7.61	/	10.33	/	/	81.59	100
D	0.50	22.63	/	55.29	/	/	21.57	100

 

 

 

正常样品02密封区剖面形貌

 

正常样品02电极成分分析位置示意图

 

EDS成分分析谱图

 

表4.电极成分测试结果（wt.%）

测试位置	C	O	Ti	Cu	Ag	Pb	合计
E	/	/	/	97.38	2.62	/	100
F	0.69	6.52	11.91	/	/	80.88	100

开封检查分析

将失效晶振和正常晶振进行开封，并对晶片表面电极层进行检查，发现失效晶振电极层存在两种异常：电极层边缘存在明显分层，说明其附着力已经极大弱化；电极层表面存在尺寸较大裂纹，从裂纹表面形貌来看不属于外来物理损伤，裂纹的存在可能与电极层分层相关。正常晶振电极层则未发现以上不良，表面形貌良好。

失效样品01电极层边缘分层形貌
失效样品01电极层表面裂纹
正常样品02电极层表面形貌

理论分析

晶振的主要失效模式包括功能失效、振荡不稳定以及频率漂移。统计结果表明，大约90%的晶体失效模式为开路引起的功能失效，10%为电接触良好但不振荡或振荡不稳定，这主要是由于晶体结构的改变引起了晶体压电特性的消失。

本文中的晶振属于典型的电接触良好但不振荡，电学测试表现为谐振阻抗增大。

密封性测试发现失效样品不合格，密封性较差带来了诸多可靠性隐患。对失效晶振和正常晶振进行剖面分析，结果表明失效晶振电极层不连续，且存在明显的分层，成分分析亦检测到氧元素的存在，说明电极层被氧化。开封检查分析同样证明失效晶振内部结果发生变化，电极层边缘存在明显分层，电极层表面存在较大裂纹。

以上不良现象的存在共同造成了晶振参数发生了变化，而导致这种不良的根本原因是晶振密封性出现问题。