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北京28平台投注常见问题 解剖石英晶体老化性能导致因素

解剖石英晶体老化性能导致因素

来源:http://www.北京28平台投注 www.vatoerp.com 作者:康华尔电子 2019年02月25
        世界上任何东西都有保持期,生物会有寿命,过了一定的时间后,生物会缓慢生长到最后衰老而亡,使用数量庞大的电子元器件也一样,多方面的因素,会导致石英晶体老化。一旦晶体老化,产品寿命也会有影响,甚至可能会发生故障,为了防止老化,首先要找到让晶体老化的原因,才能预防和解决。
        老化是晶振频率随时间的变化。在应用中必须考虑该部件寿命期间的频率变化。了解衰老的原因以及用于测量衰老的方法,可以预测设备寿命(10至20年)内的速率。老化导致老化,传质和压力有两个主要原因。
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表格1
在表1中:A(t)显示了缓解压力:
B(t)显示污染效应
A(t)+B(t)是组合。
       如果设计受压力支配,则老化曲线将接近A(t)。同样,如果设计受污染主导,老化将接近B(t)。在现实世界中,存在两种机制。通过观察上述曲线,重要的是指出曲线的对数性质。石英晶体谐振器在其生命早期以较快的速度衰老,但随着时间的推移趋于稳定。
传质:
       当晶片中添加或去除质量时,石英晶体会改变频率。对于晶片上或封装中的材料未解决,可能会沉积或离开石英表面并改变器件的频率。在实践中,晶体制造工艺旨在使所有材料尽可能保持清洁。如果从表面添加或去除质量等于1-½单层石英的污染,那么频率将改变设备频率的每兆赫1ppm[2]。
       注意:至关重要的是,晶体工艺尽可能清洁,以实现良好的老化性能。
强调:
       当施加应力时,石英晶体将改变频率。这种压力可以来自任何或所有来源。封装和安装,环氧树脂连接,金属薄膜和石英本身可以成为压力源。如果应力在零件寿命期间保持不变,则频率将保持不变。然而,在现实世界中,压力随着时间而松弛,因此发生与压力相关的老化。
包装和支架:
       封装材料(金属或陶瓷)具有与石英不同的膨胀系数。当石英粘接到底座上时,它通常在高温下固化。当部件冷却时,热膨胀使石英处于应力状态。正确的安装设计有助于减少这种情况。
环氧:
       导电环氧树脂或胶水用于与封装进行电连接。在固化期间,环氧树脂收缩并通过接头对石英施加应力。较软的环氧树脂和硅可用于减少这种影响。然而,环氧树脂(由于除气)是潜在污染的重要来源。
石英:
       石英中的应力可以来自棒材的生长过程或切割,研磨和抛光到晶片的加工过程。合成石英在种子材料的高压釜中生长。种子的质量,以及温度和压力的一致性在生长周期中影响棒中的缺陷数量。这些缺陷,无论是晶格结构中的污染还是位错,都可以是应力点。
       石英是一种脆性材料。切割,研磨和研磨过程导致来自该过程中使用的磨料颗粒的小表面裂缝。这些小裂缝在石英中产生应力。使用化学蚀刻的工艺可以大大减少或消除表面的这种应力[3]。
测量老化:
       为了提高石英晶振老化性能或确保符合规范,准确的测量是关键。有几种方法可以使用,每种方法都允许权衡时间,成本和准确性。
       设备的真正老化只能通过将其置于产品寿命期间的电路和频率来测量。这是不切实际的。因此,需要一种模拟10年或20年寿命的方法来确保老化性能。为了实现这一目的,开发了在高温下的加速老化。
加速老龄化:
       通过将温度升高到高于正常操作温度,可以加速贴片石英晶振中的老化。军用规格[4]使用85°C30天和105°C168小时相当于25°C一年。其他行业标准使用85°C1000小时进行第一年老化。
       对于较长时间,较低温度的情况,测试的准确性更好[6]。ConnorWinfield晶振使用85°C,持续1000小时作为鉴定标准。
被动与主动:
        现在我们已经确定了时间和温度,接下来的问题是如何收集数据。目前使用两种方法。第一种方法是被动老化。在烘烤之前和之后,在测量系统中在室温下对部件进行序列化和测量。这是成本最低的选择,但它牺牲了准确性。被动年龄可以筛选传单并充当过程控制,从而提醒制造商注意问题。
        第二种方法是积极老化。这是通过将每个晶体单元放置在振荡器电路中来执行的,以便在部件处于烘烤炉中时进行晶振频率测量??梢悦刻旖屑复尾饬?,以便为每个单元制作数据曲线。该曲线可以在数学上拟合,然后随着时间的推移进行投影,从而进行长期预测[7]。主动老化方法导致更高的准确性,但成本更高。
        活跃老化的另一个好处是驱动晶体的效果。在测试过程中积极振动晶体对于现实世界的条件更为真实。在测试过程中,被动老化不会驱动晶体。

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