全面解析晶振老化總因和預(yù)防老化的方法
來(lái)源：http://m.djbyg.com 作者：jinluodz 2013年11月05
前言：咱們今天主要就著晶振頻率老化這一話題，就此展開(kāi)敘述吧！
咱們都知道世界萬(wàn)物都會(huì)有著消逝的那天，比如人會(huì)歷經(jīng)生老病死，物件從新到舊這一過(guò)程等。從生物學(xué)角度上來(lái)講，這個(gè)過(guò)程被稱為衰老，衰老是生物隨著時(shí)間的推移，自發(fā)的必然過(guò)程，它是復(fù)雜的自然現(xiàn)象，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)和機(jī)能的衰退，適應(yīng)性能和抵抗力的退減。就拿當(dāng)下最為熱門(mén)的電子元器件晶振來(lái)做為敘述的關(guān)鍵吧！雖其改變不了物件朝老化的腳步走去，但是在好的方法實(shí)施下，其實(shí)也可以讓其壽命延長(zhǎng)，但前提的條件是，你必須掌控足夠多的頻率老化一功課，那么跟隨著金洛電子的腳步走進(jìn)這一課堂吧！ Let's Go...
清楚壽命是晶振老化，所謂的頻率老化就是在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí)，振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，因此， 其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率。
通過(guò)分析得出造成晶體老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。污染物和殘留氣體的分子會(huì)沉積在晶體片上或使晶體電極氧化，振蕩頻率越高，所用的晶體片就越薄，這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定，而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會(huì)有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此，頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長(zhǎng)的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好。短穩(wěn)：短期穩(wěn)定度，觀察的時(shí)間為1mS、10mS、100mS、1S、10S。
忘乎其晶振本身是屬于頻率元件，隨著時(shí)間越久頻率就會(huì)相差越大，一般情況下石英晶振本身的偏差大概是在1年5ppm的范圍。這樣的偏差還是正常環(huán)境中的正常誤差，有個(gè)別一些環(huán)境誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)就會(huì)更大了，比如在極冷的天氣和到炎熱的環(huán)境頻率的誤差相對(duì)就會(huì)比較大。有這么個(gè)點(diǎn)兒，不知道對(duì)晶振有過(guò)輕微接觸的小伙伴是否得知，在污染物和殘留氣體的分子會(huì)沉積在晶體片上或使晶體電極氧化，振蕩頻率越高，所用的晶體片就越薄，這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定，而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會(huì)有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此，頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長(zhǎng)的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好。
若真要著手降低晶振老化率的話，有十個(gè)可行的辦法，1、要保證晶片的光潔度，包括其邊緣的光潔度。2、應(yīng)采用深腐蝕工藝，確保破壞層被全部清除。3、保證晶片的清潔度，要對(duì)晶片進(jìn)行多遍仔細(xì)清洗，對(duì)諧振件和外殼也要清洗。4、適當(dāng)減薄電極膜的厚度,保證鍍膜公差,盡量減小微調(diào)量。5、保證鍍膜和微調(diào)真空度，鍍膜前最好進(jìn)行離子轟擊清洗。鍍膜過(guò)程中，晶片的溫度，濺射的速度均對(duì)電極質(zhì)量有影響。6、鍍膜前后，上架點(diǎn)膠后，微稠后應(yīng)該進(jìn)行高溫烘烤，以消除應(yīng)力的影響，烘烤老化最好在可抽真空充氮?dú)獾暮嫦淅镞M(jìn)行。7、導(dǎo)電膠的揮發(fā)物也會(huì)影響晶振的老化，點(diǎn)膠后至少應(yīng)有一遍清洗。8、為防止電極氧化,晶振殼內(nèi)部應(yīng)充高純氮?dú)狻?、要保證晶振的高密封性和低漏氣率。10、客戶的使用狀態(tài)，特別是激勵(lì)功率的大小也會(huì)影響晶振的老化，激勵(lì)功率大，則老化加大。在加工過(guò)程中，應(yīng)盡量減少電極在空氣里的暴露時(shí)間，防止晶片的再污染。
后記：在晶體使用初期，老化主要受元件內(nèi)部應(yīng)力釋放影響，頻率向升高方向變化，而后期受電極膜吸附的影響，其頻率按對(duì)數(shù)關(guān)系向降低方向變化，隨時(shí)間增加變化量逐漸降低。為減小出廠時(shí)的老化率，眾多晶振廠家會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了預(yù)老化。
咱們都知道世界萬(wàn)物都會(huì)有著消逝的那天，比如人會(huì)歷經(jīng)生老病死，物件從新到舊這一過(guò)程等。從生物學(xué)角度上來(lái)講，這個(gè)過(guò)程被稱為衰老，衰老是生物隨著時(shí)間的推移，自發(fā)的必然過(guò)程，它是復(fù)雜的自然現(xiàn)象，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)和機(jī)能的衰退，適應(yīng)性能和抵抗力的退減。就拿當(dāng)下最為熱門(mén)的電子元器件晶振來(lái)做為敘述的關(guān)鍵吧！雖其改變不了物件朝老化的腳步走去，但是在好的方法實(shí)施下，其實(shí)也可以讓其壽命延長(zhǎng)，但前提的條件是，你必須掌控足夠多的頻率老化一功課，那么跟隨著金洛電子的腳步走進(jìn)這一課堂吧！ Let's Go...
清楚壽命是晶振老化，所謂的頻率老化就是在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí)，振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，因此， 其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率。
忘乎其晶振本身是屬于頻率元件，隨著時(shí)間越久頻率就會(huì)相差越大，一般情況下石英晶振本身的偏差大概是在1年5ppm的范圍。這樣的偏差還是正常環(huán)境中的正常誤差，有個(gè)別一些環(huán)境誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)就會(huì)更大了，比如在極冷的天氣和到炎熱的環(huán)境頻率的誤差相對(duì)就會(huì)比較大。有這么個(gè)點(diǎn)兒，不知道對(duì)晶振有過(guò)輕微接觸的小伙伴是否得知，在污染物和殘留氣體的分子會(huì)沉積在晶體片上或使晶體電極氧化，振蕩頻率越高，所用的晶體片就越薄，這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定，而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會(huì)有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此，頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長(zhǎng)的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好。
若真要著手降低晶振老化率的話，有十個(gè)可行的辦法，1、要保證晶片的光潔度，包括其邊緣的光潔度。2、應(yīng)采用深腐蝕工藝，確保破壞層被全部清除。3、保證晶片的清潔度，要對(duì)晶片進(jìn)行多遍仔細(xì)清洗，對(duì)諧振件和外殼也要清洗。4、適當(dāng)減薄電極膜的厚度,保證鍍膜公差,盡量減小微調(diào)量。5、保證鍍膜和微調(diào)真空度，鍍膜前最好進(jìn)行離子轟擊清洗。鍍膜過(guò)程中，晶片的溫度，濺射的速度均對(duì)電極質(zhì)量有影響。6、鍍膜前后，上架點(diǎn)膠后，微稠后應(yīng)該進(jìn)行高溫烘烤，以消除應(yīng)力的影響，烘烤老化最好在可抽真空充氮?dú)獾暮嫦淅镞M(jìn)行。7、導(dǎo)電膠的揮發(fā)物也會(huì)影響晶振的老化，點(diǎn)膠后至少應(yīng)有一遍清洗。8、為防止電極氧化,晶振殼內(nèi)部應(yīng)充高純氮?dú)狻?、要保證晶振的高密封性和低漏氣率。10、客戶的使用狀態(tài)，特別是激勵(lì)功率的大小也會(huì)影響晶振的老化，激勵(lì)功率大，則老化加大。在加工過(guò)程中，應(yīng)盡量減少電極在空氣里的暴露時(shí)間，防止晶片的再污染。
后記：在晶體使用初期，老化主要受元件內(nèi)部應(yīng)力釋放影響，頻率向升高方向變化，而后期受電極膜吸附的影響，其頻率按對(duì)數(shù)關(guān)系向降低方向變化，隨時(shí)間增加變化量逐漸降低。為減小出廠時(shí)的老化率，眾多晶振廠家會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了預(yù)老化。
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