ConnorWinfield晶体的老化性能
一，介绍
老化是晶体频率随时间的变化。必须在中考虑器件寿命期间的这种频率变化 申请。了解衰老的原因和方法 用于测量它，启用预测速率的方法 设备的寿命(10至20年)。
二，老化原因
老化有两个主要原因：传质和压力

如果设计以应力为主，老化曲线将接近A (t)。同样地，如果设计以污染为主，老化过程将接近B (t)。

在现实世界中，这两种机制都存在的。通过观察上面的曲线，指出这些曲线的对数性质是很重要的。晶体在其生命早期的老化速度很快，但往往会随着时间的推移而稳定下来。

1.传质

石英晶体随着质量从晶圆中加入或去除而改变频率。在晶圆片上或包装中未被解释的材料可能会沉积或离开石英晶振的表面，并改变设备的频率。在实践中，晶体制造过程的设计是为了保持所有材料尽可能的清洁。如果在表面添加或去除质量等于1½的单层石英的污染，则频率将改变每兆赫的1ppm。晶体工艺尽可能清洁，以达到良好的老化性能是非常重要的。

2.应力

当施加应力时，石英晶体会改变频率。这种压力可以来自于任何一种或所有的几种来源。封装和安装，环氧树脂连接，金属薄膜，和石英本身可以是应力的来源。如果应力在该部件的使用寿命中是恒定的，则频率将保持不变。然而，在现实世界中，压力会随着时间的推移而放松，因此，压力相关的就会老化。

包装和安装：包装材料（金属或陶瓷）的膨胀系数与石英不同。当石英被粘结在支架上时，它通常在高温下固化。当零件冷却时，热膨胀使石英受到应力作用。正确的安装设计可以帮助减少这种情况

环氧树脂：导电性环氧树脂或胶水，用于使电气连接到包装。在固化过程中，环氧树脂会收缩，并通过接头对石英施加应力。更软的环氧树脂和硅可以用来减少这种影响。然而，环氧树脂（由于出气）是潜在的一个重要污染源。

石英：石英晶体中的应力可以来自于晶棒的生长过程或切割、研磨和抛光的加工过程。

合成石英是在来自种子材料的高压釜中生长的。种子的质量，以及生长周期中温度和压力的一致性影响着杆中缺陷的数量。这些缺陷，无论是污染晶格结构的或位错，都可以是应力点。

石英是一种脆性材料。切削、研磨和研磨过程导致过程中使用的磨粒产生小的表面裂纹。这些小裂纹在石英贴片晶振中产生应力。使用化学蚀刻的工艺可以大大减少或消除表面[3]中的这种应力。

三，测量老化

为了提高老化性能，或确保符合规范要求，准确的测量是关键。可以使用几种方法，每一种方法都允许在时间、成本和准确性上进行权衡。一个设备的真正老化只能通过在产品的整个生命周期内将其放置在电路和频率中来测量。这是不实际的。因此，有必要通过一种方法来模拟10年或20年的寿命来确保老化性能。通过在高温下加速老化来实现这一目标。

1，人工老化

通过将温度提高到正常工作温度以上，可以加速晶体中的老化。军事规格[4]已经使用了85°C 30天和105°C 168小时，这相当于一年在25°C。其他行业标准使用85°C，第一年老化1000小时。对于时间较长，温度较低的情景[6]，测试的精度较好。康纳-温菲尔德使用85°C，1000小时作为其资格鉴定的标准。

2，被动与主动：现在我们已经确定了时间和温度，下一个问题是如何收集数据。目前使用了两种方法。

第一种方法是被动老化。在烘烤前后，零件在室温测量系统中进行序列化和测量。这是成本最低的选择，但它牺牲了准确性。被动时代可以筛选传单，并作为一个过程控制，它提醒制造商的问题。

第二种方法是主动老化，这是通过将每个晶体单元放置在一个振荡器电路中来实现的，以便在零件在烤炉中时就可以进行频率测量。每天可以进行几次测量，以便可以为每个单位绘制一条数据曲线。这条曲线可以用数学方法拟合，然后随时间投影出来，允许一个长期的预测[7]。主动老化方法的精度更高，但成本更高。

主动老化的另一个好处是驱动晶体的影响。在测试过程中主动振动晶体更符合真实世界的条件。被动老化在测试过程中不会驱动晶体。