失效晶振內部結構圖

 

樣品01密封區剖面形貌

 

樣品01密封腔區電極區剖面形貌

 

樣品01電極成分分析位置示意圖

 

EDS成分分析譜圖

 

表3.電極成分測試結果（wt.%）

測試位置	C	O	Al	Ti	Cu	Ag	Pb	合計
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

 

 

 

正常樣品02密封區剖面形貌

 

正常樣品02電極成分分析位置示意圖

 

EDS成分分析譜圖

 

表4.電極成分測試結果（wt.%）

測試位置	C	O	Ti	Cu	Ag	Pb	合計
E	/	/	/	97.38	2.62	/	100
F	0.69	6.52	11.91	/	/	80.88	100

開封檢查分析

將失效晶振和正常晶振進行開封，并對晶片表面電極層進行檢查，發現失效晶振電極層存在兩種異常：電極層邊緣存在明顯分層，說明其附著力已經極大弱化；電極層表面存在尺寸較大裂紋，從裂紋表面形貌來看不屬于外來物理損傷，裂紋的存在可能與電極層分層相關。正常晶振電極層則未發現以上不良，表面形貌良好。

失效樣品01電極層邊緣分層形貌
失效樣品01電極層表面裂紋
正常樣品02電極層表面形貌

理論分析

晶振的主要失效模式包括功能失效、振蕩不穩定以及頻率漂移。統計結果表明，大約90%的晶體失效模式為開路引起的功能失效，10%為電接觸良好但不振蕩或振蕩不穩定，這主要是由于晶體結構的改變引起了晶體壓電特性的消失。

本文中的晶振屬于典型的電接觸良好但不振蕩，電學測試表現為諧振阻抗增大。

密封性測試發現失效樣品不合格，密封性較差帶來了諸多可靠性隱患。對失效晶振和正常晶振進行剖面分析，結果表明失效晶振電極層不連續，且存在明顯的分層，成分分析亦檢測到氧元素的存在，說明電極層被氧化。開封檢查分析同樣證明失效晶振內部結果發生變化，電極層邊緣存在明顯分層，電極層表面存在較大裂紋。

以上不良現象的存在共同造成了晶振參數發生了變化，而導致這種不良的根本原因是晶振密封性出現問題。