ConnorWinfield晶體的老化性能
一，介紹
老化是晶體頻率隨時間的變化。必須在中考慮器件壽命期間的這種頻率變化 申請。了解衰老的原因和方法 用于測量它，啟用預測速率的方法 設備的壽命(10至20年)。
二，老化原因
老化有兩個主要原因：傳質和壓力

如果設計以應力為主，老化曲線將接近A (t)。同樣地，如果設計以污染為主，老化過程將接近B (t)。

在現實世界中，這兩種機制都存在的。通過觀察上面的曲線，指出這些曲線的對數性質是很重要的。晶體在其生命早期的老化速度很快，但往往會隨著時間的推移而穩定下來。

1.傳質

石英晶體隨著質量從晶圓中加入或去除而改變頻率。在晶圓片上或包裝中未被解釋的材料可能會沉積或離開石英晶振的表面，并改變設備的頻率。在實踐中，晶體制造過程的設計是為了保持所有材料盡可能的清潔。如果在表面添加或去除質量等于1½的單層石英的污染，則頻率將改變每兆赫的1ppm。晶體工藝盡可能清潔，以達到良好的老化性能是非常重要的。

2.應力

當施加應力時，石英晶體會改變頻率。這種壓力可以來自于任何一種或所有的幾種來源。封裝和安裝，環氧樹脂連接，金屬薄膜，和石英本身可以是應力的來源。如果應力在該部件的使用壽命中是恒定的，則頻率將保持不變。然而，在現實世界中，壓力會隨著時間的推移而放松，因此，壓力相關的就會老化。

包裝和安裝：包裝材料（金屬或陶瓷）的膨脹系數與石英不同。當石英被粘結在支架上時，它通常在高溫下固化。當零件冷卻時，熱膨脹使石英受到應力作用。正確的安裝設計可以幫助減少這種情況

環氧樹脂：導電性環氧樹脂或膠水，用于使電氣連接到包裝。在固化過程中，環氧樹脂會收縮，并通過接頭對石英施加應力。更軟的環氧樹脂和硅可以用來減少這種影響。然而，環氧樹脂（由于出氣）是潛在的一個重要污染源。

石英：石英晶體中的應力可以來自于晶棒的生長過程或切割、研磨和拋光的加工過程。

合成石英是在來自種子材料的高壓釜中生長的。種子的質量，以及生長周期中溫度和壓力的一致性影響著桿中缺陷的數量。這些缺陷，無論是污染晶格結構的或位錯，都可以是應力點。

石英是一種脆性材料。切削、研磨和研磨過程導致過程中使用的磨粒產生小的表面裂紋。這些小裂紋在石英貼片晶振中產生應力。使用化學蝕刻的工藝可以大大減少或消除表面[3]中的這種應力。

三，測量老化

為了提高老化性能，或確保符合規范要求，準確的測量是關鍵。可以使用幾種方法，每一種方法都允許在時間、成本和準確性上進行權衡。一個設備的真正老化只能通過在產品的整個生命周期內將其放置在電路和頻率中來測量。這是不實際的。因此，有必要通過一種方法來模擬10年或20年的壽命來確保老化性能。通過在高溫下加速老化來實現這一目標。

1，人工老化

通過將溫度提高到正常工作溫度以上，可以加速晶體中的老化。軍事規格[4]已經使用了85°C 30天和105°C 168小時，這相當于一年在25°C。其他行業標準使用85°C，第一年老化1000小時。對于時間較長，溫度較低的情景[6]，測試的精度較好。康納-溫菲爾德使用85°C，1000小時作為其資格鑒定的標準。

2，被動與主動：現在我們已經確定了時間和溫度，下一個問題是如何收集數據。目前使用了兩種方法。

第一種方法是被動老化。在烘烤前后，零件在室溫測量系統中進行序列化和測量。這是成本最低的選擇，但它犧牲了準確性。被動時代可以篩選傳單，并作為一個過程控制，它提醒制造商的問題。

第二種方法是主動老化，這是通過將每個晶體單元放置在一個振蕩器電路中來實現的，以便在零件在烤爐中時就可以進行頻率測量。每天可以進行幾次測量，以便可以為每個單位繪制一條數據曲線。這條曲線可以用數學方法擬合，然后隨時間投影出來，允許一個長期的預測[7]。主動老化方法的精度更高，但成本更高。

主動老化的另一個好處是驅動晶體的影響。在測試過程中主動振動晶體更符合真實世界的條件。被動老化在測試過程中不會驅動晶體。