石英晶體振蕩器（以下簡稱晶振）是利用石英晶體壓電效應而制成的器件，它的作用是輸出高精度和高穩定度的脈沖信號，為整個電路提供時序基準。我們知道，現在電路中有越來越多的時序電路，它們之間的協同運行必須要有一個時間基準，才能統一一致的行動，就像電視劇里特種行動小隊在出發前都要對下表一樣，晶振在系統中起的作用就如同隊長的手表，它如果穩定性或準確性不好的話，那整個系統就會錯誤頻出，故障率很高。所以又把晶振稱為單板的“心臟”。

石英晶體振蕩器是由品質因數Q極高的石英晶體諧振器和振蕩電路組成。晶體的品質因數、切割取向、晶體振子的結構及電路形式等，共同決定振蕩器的性能。國際電工委員會（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：普通晶體振蕩（SPXO），電壓控制式晶體振蕩（VCXO），溫度補償式晶體振蕩（TCXO），恒溫控制式晶體振蕩（OCXO）。目前發展中的還有數字補償式晶體振蕩（DCXO）以及混合式的VOCXO振蕩等。

SPXO的內部結構圖

OCXO的內部結構圖

雖然因為石英晶體的Q值很高，晶振輸出的穩定性和準確性都很高，但由于晶振內部元器件參數隨著運行時間發生飄逸，電源、負載和溫度等參數變化等原因，其輸出并不是恒定不變的。任何晶振，頻率不穩定是絕對的，只是程度不同而已。一個晶振的輸出頻率隨時間變化的曲線如下圖所示。下圖中表現出頻率不穩定的三種因素：老化、飄移和短穩。其中短穩性能會影響到接收機的接收靈敏度和選擇性、會影響高速率數字通信系統、會影響測試系統測試靈敏度等等，對高速信號的質量起著決定性的作用。短穩指標的時頻表現就是人們常說的眼圖。老化和飄移是對晶振長期穩定指標的描述，它表征晶振運行一段時間（經常是日、月、年等）后，輸出頻率的變化程度。

晶振輸出頻率隨時間變化的示意圖結

綜上，晶振的頻率測試，需要長時間的測量并記錄，測試過程中又經常需要更換溫度、電壓、負載等條件，如果純手工操作，需要大量的人力，成本極高，不具備可操作性。北測集團為此需求專門開發了全套的自動化測試系統。本系統使用銣鐘做為基準，提升整套系統的測試精確度，使用軟件控制可編程電源、頻率計和溫箱，可實現在滿足條件后自動記錄數據，以及多路輸出同時控制并記錄，大大節省了人力成本。北測集團還有40G/s的高采樣率的示波器，可以把晶振的輸出波形準確的還原并測量，最大限度的減少測量誤差。

晶振在電子產品PCBA上幾乎無處不存，常見的有：時鐘晶振、實時晶振、聲卡晶振、網卡晶振等。

北測集團性能實驗室對晶振的失效分析也有較深厚的技術積累，其充分發揮北測集團的平臺優勢，創造性的利用多領域的專業分析工具，對晶振進行綜合分析。比如，北測集團性能實驗性創造性的把掃描電鏡引入到晶振內部石英晶片的研究上來。晶振在生產中，需要給石英晶體的表面上被上一層銀層，并通過調節銀層的厚度來調節振蕩器的輸出頻率。銀層的平整程度、銀層表面是否有雜質，劃痕以及石英晶片是否有裂痕等，會直接影響到振蕩器的輸出，甚至使振蕩器停振或休眠。分析晶振時，把晶振開封的過程中會從外界引入大量的雜質，這些雜質落到晶片上，與晶片上原來的雜質混在一起，增大了分析的難度。這時可以使用掃描電鏡的成份分析功能，對晶片上的雜質成份進行分析，可以有效的判別出此雜質是由于開封時引入的，還是晶片上本身存在的，還可以使用掃描電鏡對晶片上的被銀面的各個區域進行成份掃描，通過分析各個區域上銀成份的差別，來判定此晶片加工時微調了幾次，微調區域是否為被銀面的中心，微調時使用的加銀工藝還是去銀工藝等等。

晶振材料的測試和分析，是需要很深厚的專業知識和技術積累的，對設備的要求也非常的高，測試項目和測試方法遠不局限于上述提到的內容。北測集團已初步建立起晶振材料的測試能力，愿意幫助上下流合作伙伴排憂解難，共同提升產品的可靠性。