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(dǎo)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(yù)防和解決。
老化是晶振頻率隨時間的變化。在應(yīng)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(yù)測設(shè)備壽命（10至20年）內(nèi)的速率。老化導(dǎo)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(yīng)
A（t）+B（t）是組合。
如果設(shè)計受壓力支配，則老化曲線將接近A（t）。同樣，如果設(shè)計受污染主導(dǎo)，老化將接近B（t）。在現(xiàn)實(shí)世界中，存在兩種機(jī)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(dāng)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(shí)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(shè)備頻率的每兆赫1ppm[2]。
注意：至關(guān)重要的是，晶體工藝盡可能清潔，以實(shí)現(xiàn)良好的老化性能。
強(qiáng)調(diào)：
當(dāng)施加應(yīng)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(yīng)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(shí)世界中，壓力隨著時間而松弛，因此發(fā)生與壓力相關(guān)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(dāng)石英粘接到底座上時，它通常在高溫下固化。當(dāng)部件冷卻時，熱膨脹使石英處于應(yīng)力狀態(tài)。正確的安裝設(shè)計有助于減少這種情況。
環(huán)氧：
導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或膠水用于與封裝進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)中的污染還是位錯，都可以是應(yīng)力點(diǎn)。
石英是一種脆性材料。切割，研磨和研磨過程導(dǎo)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(yīng)力。使用化學(xué)蝕刻的工藝可以大大減少或消除表面的這種應(yīng)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(zhǔn)確的測量是關(guān)鍵。有幾種方法可以使用，每種方法都允許權(quán)衡時間，成本和準(zhǔn)確性。
設(shè)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(shí)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(shí)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(dāng)于25°C一年。其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用85°C1000小時進(jìn)行第一年老化。
對于較長時間，較低溫度的情況，測試的準(zhǔn)確性更好[6]。ConnorWinfield晶振使用85°C，持續(xù)1000小時作為鑒定標(biāo)準(zhǔn)。
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(jìn)行序列化和測量。這是成本最低的選擇，但它犧牲了準(zhǔn)確性。被動年齡可以篩選傳單并充當(dāng)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(jìn)行晶振頻率測量。可以每天進(jìn)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(xué)上擬合，然后隨著時間的推移進(jìn)行投影，從而進(jìn)行長期預(yù)測[7]。主動老化方法導(dǎo)致更高的準(zhǔn)確性，但成本更高。
活躍老化的另一個好處是驅(qū)動晶體的效果。在測試過程中積極振動晶體對于現(xiàn)實(shí)世界的條件更為真實(shí)。在測試過程中，被動老化不會驅(qū)動晶體。

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