晶振不起振的原因及解决方法

原因分析：

在检漏工序中，就是在酒精加压的环境下，晶体容易产生碰壳现象，即振动时芯片跟外壳容易相碰，从而晶体容易发生时振时不振或停振；

在压封时，晶体内部要求抽真空充氮气，如果发生压封不良，即晶体的密封性不好时，在酒精加压的条件下，其表现为漏气，称之为双漏，也会导致停振；

由于芯片本身的厚度很薄，当激励功率过大时，会使内部石英芯片破损，导致停振；

有功负载会降低Q值（即品质因素），从而使晶体的稳定性下降，容易受周边有源组件影响，处于不稳定状态，出现时振时不振现象；

由于晶体在剪脚和焊锡的时候容易产生机械应力和热应力，而焊锡温度过高和作用时间太长都会影响到晶体，容易导致晶体处于临界状态，以至出现时振时不振现象，甚至停振；

在焊锡时，当锡丝透过线路板上小孔渗过，导致引脚跟外壳连接在一块，或是晶体在制造过程中，基座上引脚的锡点和外壳相连接发生单漏，都会造成短路，从而引起停振；

当晶体频率发生频率漂移，且超出晶体频率偏差范围过多时，以至于捕捉不到晶体的中心频率，从而导致芯片不起振。

处理方法：

严格按照技术要求的规定，对石英晶体组件进行检漏试验以检查其密封性，及时处理不良品并分析原因；

压封工序是将调好的谐振件在氮气保护中与外壳封装起来，以稳定石英晶体谐振器的电气性能。在此工序应保持送料仓、压封仓和出料仓干净，压封仓要连续冲氮气，并在压封过程中注意焊头磨损情况及模具位置，电压、气压和氮气流量是否正常，否则及时处理。其质量标准为：无伤痕、毛刺、顶坑、弯腿，压印对称不可歪斜。

由于石英晶体是被动组件，它是由IC提供适当的激励功率而正常工作的，因此，当激励功率过低时，晶体不易起振，过高时，便形成过激励，使石英芯片破损，引起停振。所以，应提供适当的激励功率。另外，有功负载会消耗一定的功率，从而降低晶体Q值，从而使晶体的稳定性下降，容易受周边有源组件影响，处于不稳定状态，出现时振时不振现象，所以，外加有功负载时，应匹配一个比较合适有功负载。

控制好剪脚和焊锡工序，并保证基座绝缘性能和引脚质量，引脚镀层光亮均匀无麻面，无变形、裂痕、变色、划伤、污迹及镀层剥落。为了更好地防止单漏，可以在晶体下加一个绝缘垫片。

当晶体产生频率漂移而且超出频差范围时，应检查是否匹配了合适的负载电容，可以通过调节晶体的负载电容来解决。(end)

问题描述：
1、设计时未发现有类似问题，但在批量投产后出现一定比例的OSC停振甚至是时振时不振荡的问题。
2、设计时，基本以工程师自己手工焊接，批量投产后，手工焊接和机器焊接都有，这主要是因为我们存在销售淡旺季，如果定单在淡季来到，为了养活工人，让他们有事情可做，就会选择手工焊接。
3、造成的后果，客户返回的部分故障机器经分析为此问题造成。
初步解决：
1、生产过程中发现此问题后，一般通过更换晶体后可解决，但更换下来的晶体焊接到别的机器上，发现有很多竟然可以正常工作。
2、加强出厂老化检查，将老化时间加长到72小时，但这显然拉长了生产、销售的周转时间，因为该产品多数销售到欧洲，为了赶船期，很多时候可能无法完成72小时老化就需要出厂。
3、曾经快递了3台产品至上海盛阳的某工程师（名字就不透露了），久经讨论无果。
4、上网查找资料，发现周立功网站上有一篇资料谈到了这个问题，其解释为：因为HT1381为了做到低功耗，故振荡的驱动功率比较低（该结论正确）。其给出的建议是：使用烙铁烫一下晶体，美其名曰为激活和振荡学习（该方式给我们造成了更大的损失）。虽然，当时俺从来没听说这个概念，但还是通知工程部门按照此尝试执行了一批以观察效果，但最终的统计结果是故障率更高。
最终解决：
1、一次无意的测试中，发现一些OSC停振的RTC，挪动了一下晶体的位置后，竟然振荡的波形很好，反复测试，发现只要这些产品如果把晶体按平到PCB上则振荡幅度很小甚至停振，随着离开PCB的距离加大，出现了振荡幅度慢慢加大的现象。
2、经检查，设计理论似乎没错，晶体外壳遵照一般常规理解被焊接到了GND上，但目前这个GND显然不能焊接了，思考之下，估计为晶体绝缘度不够造成。
3、估计结论：当晶体两个引脚和本身的壳体绝缘度不够的时候，类似与壳体的金属材质和GND铜皮形成了一个电容结构，因为32768晶体的谐振电容一般都比较小，我们最初使用的是2PF的，根据我的测试，当谐振电容接到4PF时，振荡就不稳定甚至停振了。
4、随对晶体进行失效分析，证实很多晶体本身确实存在这个问题（晶体质量差），另有一部分应该是焊接温度和时间没控制好，导致的内部石英晶体熔融现象，熔融之后绝缘度也出现了明显下降。
5、解决方案：
（1）更换晶体厂家为日本KDS（原来是南京的一家国产晶体厂家），型号为32.768KHZ，10PPM，12.5PF负载电容，2*6体积，选择这个也是因为这是他们价格最好的一个型号，原来选择的国产5PPM的经过测试，实际为20PPM的，在此鄙视一下国产厂家的作假行为。
（2）将晶体下部的GND铜皮挖掉，如图附件。
（3）加强焊接控制，避免过热焊接
（4）原通孔状晶体引脚改为采用SMD方式，在生产时，如果采用通孔状，工人在焊接后卧倒晶体时，容易导致晶体引脚和晶体壳体相碰的现象，这也是一个较高的故障点。