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【摘要】
本文針對某産品生産拷機中不能正常開機問題，進行故障複現，定位到給單闆上的CPU提供時鐘信号的晶體頻偏超标導緻CPU無法啟動，最終定位是晶體性能問題需更換器件方案。
一、現象描述
某産品批量發貨生産中，出現偶發性不能正常開機，經排查和單闆CPU所用的晶體相關，晶體溫度穩定性較差頻偏超标導緻部分單闆晶體無法起振導緻。
表1 失效器件關鍵資訊
| 物料名稱 | 普通晶體諧振器(帶絕緣墊片） |
| 器件型号 | xxxxx |
| 品牌 | xxxxx |
| 調整頻差@25±3℃ | ±10PPM |
| 工作溫度條件下允許的頻偏 | ±30PPM |
| 故障模式 | 部分失效品常溫時頻偏超标，部分失效品溫度升高至40多℃時，頻偏超标。 |
二、故障分析
本案例中我們按照三部曲來對該故障進行定位分析：
- 單闆級故障分析：以故障單闆作為整系統，對失效晶體系統級參數進行測試分析；
- 晶片級故障分析：脫離單闆硬體系統，對失效晶體單體參數進行晶片級測試分析；
- 材料分析：對器件進行拆解，深入器件内部結構、性能，準确定位器件失效原因。
1、單闆級分析
如下為現場傳回拷機時偶發故障的1#晶體樣品的排查測試過程：在室溫下能在單闆上正常工作，測試結果如下：
（1）常溫下，該晶體的振幅為1.2V（峰峰值），如圖1所示，符合手冊标稱typical幅值1.26V要求；
圖1 常溫下1#晶體的波形圖
（2）為了快速複現現象，先使用吹風機輔助完成：使用吹風機緩慢加熱後，失效晶體的幅值先減小（如圖2），至停振（如圖3），再增大至860mV（如圖4所示）；
圖2 受熱後，1#晶體的波形圖（幅值變小）
圖3 受熱後，1#晶體的波形圖（停振）
圖4 停止吹風後，1#晶體的波形圖
2、晶片級分析
（1）晶體參數測試
按照規格書給定參數測試1#樣品常溫及吹風機加熱條件下樣品的晶體參數， 發現1#樣品常溫下測試各參數結果滿足代碼級規格書要求，但吹風機40℃加熱時，樣品出現跳頻，跳頻幅度近120ppm，其他參數未出現異常。
該産品中要求該晶體參數為負載諧振頻率（FL）±20ppm、諧振阻抗（RR）40Ω Max、DLD2<8Ω 。具體測試資料如表2所示：
表2 晶體的參數測試表
對1#樣品進行頻譜掃描，結果如1#樣品有明顯寄生振蕩頻率（如圖5所示），在約40℃ 時出現主振雙峰情況（如圖6所示），導緻樣品跳頻：
圖5 1#樣品常溫頻譜掃描圖
圖6 1#樣品約40℃加熱時頻譜掃描圖
3、材料分析
對正常樣品和1#樣品進行開封、内部目檢，發現1#樣品内部微調電極有明顯氧化，并有明顯污染，開封後的圖檔，如圖7未正常晶體樣品内部圖，圖8為故障1#樣品内部圖：
圖7 正常樣品開封後圖檔
圖8 1#樣品開封後圖檔
對故障樣品進行多樣品拆解分析，材料實驗室的分析結論如下：經測試分析，故障樣品由于内部晶片電極污染，該樣品設計或制造技術不足引起頻譜寄生振蕩，最終導緻諧振頻率跳頻。
三、總結
晶體或者晶振幾乎是我們每一塊單闆必需的器件，它的穩定與否直接關系到我們系統的穩定性，希望通過本文能給大家在以後類似的故障排查中提供一點思路。案例本身是次要的，技術文檔分析重在問題排查思路的分享，希望對大家有所幫助。