高可靠性振荡子满足车载设备的苛刻要求

高可靠性振荡子满足车载设备的苛刻要求

现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有一个形似方盒子的控制元件叫“ECU（电子控制单元）”。如果说ECU就像人的大脑，负责接受各种信号，经由内建的基础程式判别后，来控制各个系统，以维持汽车正常的行驶。那么，支撑车载ECU核心部分的关键元件——“振荡子”，就和人的心脏一样重要。1977年，村田制作所开发出陶瓷振荡子CERALOCKR®，该产品被应用于各种各样的电子设备中。村田利用其从材料到制造工艺等多方面积累的技术经验，长年向市场供应可满足车载设备苛刻要求的产品，并大力开发需求随着高速车载LAN的普及而不断扩大的高精度产品。

村田的振荡子产品系列中有陶瓷振荡子和石英晶体振荡器等产品。陶瓷振荡子具备小型和价格低廉的特点，而石英晶体振荡器虽然价格比较昂贵，却具备了高精度的特性。在消费电子产品市场中，许多电子设备都采用了陶瓷振荡子。最近伴随着SATA和USB等接口的数据传输速度的高速化，应用于HDD的振荡子也逐渐被要求实现更高精度。至今为止在汽车电子设备市场和消费电子产品市场中，村田的陶瓷振荡子发挥了其巨大的作用。

陶瓷振荡子CERALOCK®由具有高度稳定性的压电陶瓷构成，用作机械振荡子。该器件是作为参考信号发生器开发的，其频率主要通过陶瓷元件的尺寸和厚度来调整。随着IC技术的发展，各种设备均可以通过单个LSI集成电路来控制，如单片微处理器。CERALOCK®可在大多数基于微处理器的设备中用作时限元件。
 
在车载用标准产品（频率总偏差为0.5％）方面，村田制作所目前备有振荡频率涵盖2MHz～70MHz的5个系列。此外还提供将频率的总偏差控制在±0.3％的3个系列的高精度产品。随着高精度产品的需求大为提升，采用CAN-BUS等高速车载LAN的汽车厂商日益增多。

图：车载陶瓷振荡子的产品线 

在车载振荡子市场上，陶瓷振荡子和石英晶振平分秋色。陶瓷振荡子具备以下几个比石英晶振出色的特点：第一是机电耦合系数大（施加的电能可转化为机械振动能的比率）。这就意味着在施加相同电能时振动能量要比石英晶振大，因此在受到振动及冲击或振荡子附着有异物时不易受到干扰；第二是起振时间远比石英晶振短；第三是外形尺寸小；第四是稳定振荡的范围大，容易选择振荡电路的电路常数。

对于汽车用部件，使用温度范围以及受到振动及冲击时的可靠性尤为重要。为了满足这些要求，村田在面向车载用途推出的陶瓷振荡子上的多处采取了确保可靠性的措施。

村田制作所的陶瓷振荡子在具备外部电极的陶瓷基片上设置正方体的陶瓷压电元件，然后在上面盖上金属盖进行密封。压电元件的两端用导电性粘合剂固定，压电元件的中央部分设有振动电极，向此处施加电压后，压电元件的中央部分就会振动。也就是说，压电元件是在由陶瓷基片和金属盖封闭起来的空间内振动的。

村田陶瓷振荡子所采用的技术中，另一不可不提的就是小型化技术。为了使振荡子的振荡稳定，通常的做法是在压电元件的两端连接电容。而该公司的陶瓷振荡子则不同，电容器采用与陶瓷基片合为一体的方式进行内置。

村田认为，今后FlexRay®等高速车载LAN将拉动车载陶瓷振荡子的市场。因此，村田从1990年首例车载LAN“CAN-BUS”开始使用陶瓷振荡子起就在积极致力于车载陶瓷振荡子的高精度化。最初一直采用从已有产品中挑选的方式来解决需求，不过，为了满足更高的精度要求，开始从压电元件材料及工艺入手进行改进。从而实现了总频率偏差仅为±0.3％的高精度。未来，凭借拥有从材料到制造设备的一条龙生产方式的优势，村田将继续改进材料及工艺，以进一步提高精度。