某型號晶振失效發生在客戶端，失效形式主要表現為顯示異常，使用周期一般為（6~12）個月，失效比例約為萬分之六。晶振的存儲和使用環境按照一般行業標準來執行，其中濕度為（30~70）%RH；組裝方式為典型的SMT貼片組裝。

外觀檢測

考慮到損傷可能隱藏在外表之下，取一顆失效樣品對其表面進行簡單研磨，發現晶振表面存在局部破損。破損的存在，說明失效晶振的密封性可能存在問題，后續需要對其結構完整性及密封性進行檢驗和測試。

樣品研磨后的典型外觀

通電測試

利用晶體參數測試儀對晶振相關參數進行測試，測試條件如下：

Reference Fr: 16.0MHz; Reference CL: 5 pF; Power Applied: 100 μW.

測試結果顯示：其中一顆失效晶振（3#）是正常的，其余失效晶振均表現為諧振阻抗偏大，其中1#和2#非常明顯；4#樣品諧振阻抗處于臨界值。失效現象與客戶內部測試結果相一致。

表1. 失效/正常晶振電參數測試結果

密封性測試

取失效樣品（1#、2#、4#）進行密封試驗，試驗參考標準為GJB548-2005方法1014.2，試驗條件A1、C1。

測試結果3顆失效樣品密封性均不合格，詳細檢測結果見表2。

表2. 密封試驗結果

剖面分析

失效晶振：密封區域晶體存在微裂紋，電極層呈斷續狀態；密封腔區電極層出現分層現象。對電極層成分進行測試，電極層存在少量氧（O）元素，除此之外未發現明顯異常。

正常晶振：密封區域晶體存在微區殘缺，電極層連續，厚度均勻。對電極層成分進行測試，電極層未檢測到氧（O）元素。除此之外，晶振密封區域左右兩端尺寸差異巨大，且密封區域膠層不完整，個別區域存在孔洞，說明產品質量存在隱患。

失效晶振內部結構圖

樣品密封區剖面形貌

樣品密封腔區電極區剖面形貌

樣品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.%）

正常樣品密封區剖面形貌

正常樣品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.%）

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。

失效樣品電極層邊緣分層形貌

失效樣品電極層表面裂紋

正常樣品電極層表面形貌

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。

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