ConnorWinfield石英晶體XL-1C-012.0M老化性能介紹
一,介紹
老化是晶體頻率隨時(shí)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(qǐng)。了解衰老的原因和方法用于測(cè)量它,啟用預(yù)測(cè)速率的方法設(shè)備的壽命(10至20年)。
二,老化原因
老化有兩個(gè)主要原因:傳質(zhì)和壓力
如果設(shè)計(jì)以應(yīng)力為主,老化曲線將接近A (t)。同樣地,如果設(shè)計(jì)以污染為主,老化過程將接近B (t)。
在現(xiàn)實(shí)世界中,這兩種機(jī)制都存在的。通過觀察上面的曲線,指出這些曲線的對(duì)數(shù)性質(zhì)是很重要的。晶體在其生命早期的老化速度很快,但往往會(huì)隨著時(shí)間的推移而穩(wěn)定下來。
1.傳質(zhì)
石英晶體隨著質(zhì)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(huì)沉積或離開石英晶振的表面,并改變?cè)O(shè)備的頻率。在實(shí)踐中,晶體制造過程的設(shè)計(jì)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(zhì)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(dá)到良好的老化性能是非常重要的。
2.應(yīng)力
當(dāng)施加應(yīng)力時(shí),石英晶體會(huì)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(huán)氧樹脂連接,金屬薄膜,和石英本身可以是應(yīng)力的來源。如果應(yīng)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(xiàn)實(shí)世界中,壓力會(huì)隨著時(shí)間的推移而放松,因此,壓力相關(guān)的就會(huì)老化。
包裝和安裝:包裝材料(金屬或陶瓷)的膨脹系數(shù)與石英不同。當(dāng)石英被粘結(jié)在支架上時(shí),它通常在高溫下固化。當(dāng)零件冷卻時(shí),熱膨脹使石英受到應(yīng)力作用。正確的安裝設(shè)計(jì)可以幫助減少這種情況
環(huán)氧樹脂:導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂或膠水,用于使電氣連接到包裝。在固化過程中,環(huán)氧樹脂會(huì)收縮,并通過接頭對(duì)石英施加應(yīng)力。更軟的環(huán)氧樹脂和硅可以用來減少這種影響。然而,環(huán)氧樹脂(由于出氣)是潛在的一個(gè)重要污染源。
石英:石英晶體水晶振動(dòng)子中的應(yīng)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(zhì)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(shù)量。這些缺陷,無論是污染晶格結(jié)構(gòu)的或位錯(cuò),都可以是應(yīng)力點(diǎn)。
石英是一種脆性材料。切削、研磨和研磨過程導(dǎo)致過程中使用的磨粒產(chǎn)生小的表面裂紋。這些小裂紋在石英貼片晶振中產(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[3]中的這種應(yīng)力。
三,測(cè)量老化
為了提高老化性能,或確保符合規(guī)范要求,準(zhǔn)確的測(cè)量是關(guān)鍵??梢允褂脦追N方法,每一種方法都允許在時(shí)間、成本和準(zhǔn)確性上進(jìn)行權(quán)衡。一個(gè)設(shè)備的真正老化只能通過在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)將其放置在電路和頻率中來測(cè)量。這是不實(shí)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
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(guī)格[4]已經(jīng)使用了85°C 30天和105°C 168小時(shí),這相當(dāng)于一年在25°C。其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用85°C,第一年老化1000小時(shí)。對(duì)于時(shí)間較長,溫度較低的情景[6],測(cè)試的精度較好??导{-溫菲爾德使用85°C,1000小時(shí)作為其資格鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。
2,被動(dòng)與主動(dòng):現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了時(shí)間和溫度,下一個(gè)問題是如何收集數(shù)據(jù)。目前使用了兩種方法。
第一種方法是被動(dòng)老化。在烘烤前后,零件在室溫測(cè)量系統(tǒng)中進(jìn)行序列化和測(cè)量。這是成本最低的選擇,但它犧牲了準(zhǔn)確性。被動(dòng)時(shí)代可以篩選傳單,并作為一個(gè)過程控制,它提醒制造商的問題。
第二種方法是主動(dòng)老化,這是通過將每個(gè)晶體單元放置在一個(gè)振蕩器電路中來實(shí)現(xiàn)的,以便在零件在烤爐中時(shí)就可以進(jìn)行頻率測(cè)量。每天可以進(jìn)行幾次測(cè)量,以便可以為每個(gè)單位繪制一條數(shù)據(jù)曲線。這條曲線可以用數(shù)學(xué)方法擬合,然后隨時(shí)間投影出來,允許一個(gè)長期的預(yù)測(cè)[7]。主動(dòng)老化方法的精度更高,但成本更高。
主動(dòng)老化的另一個(gè)好處是驅(qū)動(dòng)晶體的影響。在測(cè)試過程中主動(dòng)振動(dòng)晶體更符合真實(shí)世界的條件。被動(dòng)老化在測(cè)試過程中不會(huì)驅(qū)動(dòng)晶體。
原廠編碼 | 晶振廠家 | 型號(hào) | 頻率 | 頻率穩(wěn)定度 |
CS-018-114.285M | ConnorWinfield晶振 | CS-018 | 114.285MHz | ±100ppm |
CS-023-114.285M | ConnorWinfield晶振 | CS-023 | 114.285MHz | ±20ppm |
XL-1C-010.0M | ConnorWinfield晶振 | XL-1C | 10MHz | ±50ppm |
XL-1C-012.0M | ConnorWinfield晶振 | XL-1C | 12MHz | ±50ppm |
XL-1C-020.0M | ConnorWinfield晶振 | XL-1C | 20MHz | ±50ppm |
XL-1C-016.0M | ConnorWinfield晶振 | XL-1C | 16MHz | ±50ppm |
XM-1-012.0M | ConnorWinfield晶振 | XM-1 | 12MHz | ±50ppm |
XM-1-016.0M | 進(jìn)口晶振 | XM-1 | 16MHz | ±50ppm |
XM-1-010.0M | ConnorWinfield晶振 | XM-1 | 10MHz | ±50ppm |
CS-034-040.0M | ConnorWinfield晶振 | CS-034 | 40MHz | ±50ppm |
CS-043-048.0M | ConnorWinfield晶振 | CS-043 | 48MHz | ±25ppm |
CS-044-054.0M | ConnorWinfield晶振 | CS-044 | 54MHz | ±25ppm |
XL-1C-018.432M | ConnorWinfield晶振 | XL-1C | 18.432MHz | ±50ppm |
XM-1-018.432M | ConnorWinfield晶振 | XM-1 | 18.432MHz | ±50ppm |
CS-018-114.285MHZ | ConnorWinfield晶振 | CS-018 | 114.285MHz | ±100ppm |
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