世界上任何東西都有保持期，生物會有壽命，過了一定的時間后，生物會緩慢生長到最后衰老而亡，使用數量龐大的電子元器件也一樣，多方面的因素，會導致石英晶體老化。一旦晶體老化，產品壽命也會有影響，甚至可能會發(fā)生故障，為了防止老化，首先要找到讓晶體老化的原因，才能預防和解決。
老化是晶振頻率隨時間的變化。在應用中必須考慮該部件壽命期間的頻率變化。了解衰老的原因以及用于測量衰老的方法，可以預測設備壽命（10至20年）內的速率。老化導致老化，傳質和壓力有兩個主要原因。

表格1

在表1中：A（t）顯示了緩解壓力：
B（t）顯示污染效應
A（t）+B（t）是組合。
如果設計受壓力支配，則老化曲線將接近A（t）。同樣，如果設計受污染主導，老化將接近B（t）。在現實世界中，存在兩種機制。通過觀察上述曲線，重要的是指出曲線的對數性質。石英晶體諧振器在其生命早期以較快的速度衰老，但隨著時間的推移趨于穩(wěn)定。
傳質：
當晶片中添加或去除質量時，石英晶體會改變頻率。對于晶片上或封裝中的材料未解決，可能會沉積或離開石英表面并改變器件的頻率。在實踐中，晶體制造工藝旨在使所有材料盡可能保持清潔。如果從表面添加或去除質量等于1-½單層石英的污染，那么頻率將改變設備頻率的每兆赫1ppm[2]。
注意：至關重要的是，晶體工藝盡可能清潔，以實現良好的老化性能。
強調：
當施加應力時，石英晶體將改變頻率。這種壓力可以來自任何或所有來源。封裝和安裝，環(huán)氧樹脂連接，金屬薄膜和石英本身可以成為壓力源。如果應力在零件壽命期間保持不變，則頻率將保持不變。然而，在現實世界中，壓力隨著時間而松弛，因此發(fā)生與壓力相關的老化。
包裝和支架：
封裝材料（金屬或陶瓷）具有與石英不同的膨脹系數。當石英粘接到底座上時，它通常在高溫下固化。當部件冷卻時，熱膨脹使石英處于應力狀態(tài)。正確的安裝設計有助于減少這種情況。
環(huán)氧：
導電環(huán)氧樹脂或膠水用于與封裝進行電連接。在固化期間，環(huán)氧樹脂收縮并通過接頭對石英施加應力。較軟的環(huán)氧樹脂和硅可用于減少這種影響。然而，環(huán)氧樹脂（由于除氣）是潛在污染的重要來源。
石英：
石英中的應力可以來自棒材的生長過程或切割，研磨和拋光到晶片的加工過程。合成石英在種子材料的高壓釜中生長。種子的質量，以及溫度和壓力的一致性在生長周期中影響棒中的缺陷數量。這些缺陷，無論是晶格結構中的污染還是位錯，都可以是應力點。
石英是一種脆性材料。切割，研磨和研磨過程導致來自該過程中使用的磨料顆粒的小表面裂縫。這些小裂縫在石英中產生應力。使用化學蝕刻的工藝可以大大減少或消除表面的這種應力[3]。
測量老化：
為了提高石英晶振老化性能或確保符合規(guī)范，準確的測量是關鍵。有幾種方法可以使用，每種方法都允許權衡時間，成本和準確性。
設備的真正老化只能通過將其置于產品壽命期間的電路和頻率來測量。這是不切實際的。因此，需要一種模擬10年或20年壽命的方法來確保老化性能。為了實現這一目的，開發(fā)了在高溫下的加速老化。
加速老齡化：
通過將溫度升高到高于正常操作溫度，可以加速貼片石英晶振中的老化。軍用規(guī)格[4]使用85°C30天和105°C168小時相當于25°C一年。其他行業(yè)標準使用85°C1000小時進行第一年老化。
對于較長時間，較低溫度的情況，測試的準確性更好[6]。ConnorWinfield晶振使用85°C，持續(xù)1000小時作為鑒定標準。
被動與主動：
現在我們已經確定了時間和溫度，接下來的問題是如何收集數據。目前使用兩種方法。第一種方法是被動老化。在烘烤之前和之后，在測量系統中在室溫下對部件進行序列化和測量。這是成本最低的選擇，但它犧牲了準確性。被動年齡可以篩選傳單并充當過程控制，從而提醒制造商注意問題。
第二種方法是積極老化。這是通過將每個晶體單元放置在振蕩器電路中來執(zhí)行的，以便在部件處于烘烤爐中時進行晶振頻率測量。可以每天進行幾次測量，以便為每個單元制作數據曲線。該曲線可以在數學上擬合，然后隨著時間的推移進行投影，從而進行長期預測[7]。主動老化方法導致更高的準確性，但成本更高。
活躍老化的另一個好處是驅動晶體的效果。在測試過程中積極振動晶體對于現實世界的條件更為真實。在測試過程中，被動老化不會驅動晶體。

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