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(shù)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(chǎn)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(nèi)的速率。老化導致老化，傳質(zhì)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(xiàn)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(shù)性質(zhì)。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(zhì)：
當晶片中添加或去除質(zhì)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(zhì)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(xiàn)良好的老化性能。
強調(diào)：
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(xiàn)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(shù)。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(zhì)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)在我們已經(jīng)確定了時間和溫度，接下來的問題是如何收集數(shù)據(jù)。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(tǒng)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?？梢悦刻爝M行幾次測量，以便為每個單元制作數(shù)據(jù)曲線。該曲線可以在數(shù)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(xiàn)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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