億金電子是國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)銷售石英晶振,SMD晶振,有源晶振,陶瓷諧振器的優(yōu)秀企業(yè).一直以來億金電子誠(chéng)信經(jīng)營(yíng),精益求精,不僅為用戶提供高可靠性產(chǎn)品,并且免費(fèi)推送晶振技術(shù)資料支持.下面所介紹到的是TXC石英晶體的老化頻率漂移機(jī)理研究.

老化作為長(zhǎng)期穩(wěn)定性是石英晶體諧振器,應(yīng)力和廢氣的最重要特征之一作出重大貢獻(xiàn).TXC晶振研究了不同安裝類型條件下的老化頻率漂移機(jī)制和分析老化溫度.結(jié)果表明,在兩個(gè)℃點(diǎn)和兩個(gè)點(diǎn)的溫度下,85的老化頻率漂移四點(diǎn)式石英芯片類似;然而,在150℃老化的兩點(diǎn)安裝下的穩(wěn)定性能諧振器比四點(diǎn)安裝諧振器要好得多.主要原因是兩點(diǎn)安裝的老化曲線諧振器是一個(gè)集成的老化曲線,因?yàn)榕艢夂蛻?yīng)力的影響很好地平衡,這是由IVA支持的測(cè)試.

一、介紹

隨著石英晶體諧振器的廣泛應(yīng)用（XTAL諧振器）在移動(dòng)電話和汽車和甚至伴隨著尺寸小型化,長(zhǎng)期石英晶體諧振器的頻率穩(wěn)定性是被確定為最重要的特征,具有已經(jīng)研究了幾十年.老化通常定義為頻率漂移的時(shí)間函數(shù),可以是受到許多因素的影響,如壓力,排出氣體從包裝和導(dǎo)電膠,污染,石英缺陷.特別是應(yīng)力消除和污染被認(rèn)為是最重要的,被分析由Gehrke和Klawitter[1].對(duì)于石英晶體諧振器,2ppm在25℃的商業(yè)應(yīng)用和每年25℃至5ppm通常使用汽車25℃每年3ppm對(duì)于規(guī)格.因此許多相關(guān)主題是例如,研究了幾何變化的影響老化的安裝點(diǎn)[2]和實(shí)驗(yàn)結(jié)果AT切割諧振器的老化.其中,三個(gè)典型的老化類型在J.R.Vig和T.R.的研究中提出.米克爾[3]：由壓力主導(dǎo)的積極老齡化,負(fù)質(zhì)量老化主要受質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)的影響由壓力和質(zhì)量決定的集成老化加載效果.如今,壓力不可能是直接的使用有效的方法或設(shè)備檢測(cè),但通過內(nèi)部蒸汽分析（IVA,可以測(cè)量）廢氣測(cè)試）可以幫助確保排氣如何影響老化.

圖1顯示了TXC 3.2mm×2.5mm Seam型SMD晶振在150℃時(shí)的頻率漂移趨勢(shì)有四個(gè)常見的安裝點(diǎn),這些偏差500小時(shí)后接近4ppm.

圖1.150℃時(shí)的常見頻率漂移趨勢(shì)

通常可以看到如上所述的負(fù)面老化,即頻率不斷下降,其原因是通常認(rèn)為是導(dǎo)電膠的外氣.從理論上講,晶振頻率在正面時(shí)會(huì)保持穩(wěn)定應(yīng)力的影響等于外氣的負(fù)面影響換句話說,正面效應(yīng)會(huì)在弱化時(shí)顯露出來質(zhì)量負(fù)載效應(yīng)使頻率漂移壓力占主導(dǎo)地位.在本文中,老化頻率漂移不同安裝類型的機(jī)制將研究老化溫度.

二、實(shí)驗(yàn)和結(jié)果

1.實(shí)驗(yàn)在我們的研究中,TXC晶振 3225封裝晶體諧振器頻率為基頻的諧振器AT-cut 40MHz用于實(shí)驗(yàn),其中有機(jī)硅為基礎(chǔ)導(dǎo)電膠相對(duì)較軟（tanδ~0.2）此外,還使用了正常的生產(chǎn)工藝導(dǎo)電膠的安裝位置如下圖2至圖4的圖示和安裝直徑全部控制在250μm.吸氣樹脂是超級(jí)的在實(shí)驗(yàn)中加入吸收廢氣然后減少質(zhì)量加載效果,其功能是不可逆轉(zhuǎn)的吸濕劑吸收CO2和H2O.設(shè)置上述材料和參數(shù)可以客觀地進(jìn)行反映不同安裝類型的老化行為.

為了證明什么是石英晶振頻率漂移機(jī)制,使用兩種安裝類型和兩種溫度老化測(cè)試,頻率偏差和頻率漂移測(cè)量?jī)煞N安裝類型的趨勢(shì)并分析.實(shí)驗(yàn)條件列于表1中.共有6個(gè)實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)30個(gè)樣本測(cè)量實(shí)驗(yàn).將使用平均數(shù)據(jù)獲得頻率漂移趨勢(shì).

表1.實(shí)驗(yàn)條件

圖2,圖3和圖4顯示了樣本的照片,包括正面視圖和側(cè)視圖.獲得正面視圖通過光學(xué)顯微鏡和側(cè)視圖捕獲丹東奧龍X射線儀.很明顯圖2（a）和圖3（a）幾乎相同,因?yàn)槲鼩鈩┦莿偤冒惭b在如圖2（b）所示的空白處從正面看不到.

本文研究了不同實(shí)驗(yàn)的效果將對(duì)老化條件進(jìn)行比較和分析,并且使用ORS伴隨IVA測(cè)試結(jié)果（ONEIDARESEARCHSERVICES,INC.）工具.

2.老齡化結(jié)果通過對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明在三種安裝類型下,頻率漂移相似在85℃,如圖5所示,其頻率500小時(shí)后的偏差在2ppm以內(nèi).圖6表明頻率偏差與不同的安裝150℃的類型不同,其中頻率不同500小時(shí)后與四個(gè)安裝點(diǎn)的偏差達(dá)到近5ppm,頻率偏差為2安裝點(diǎn)仍在2ppm以內(nèi).特別是添加吸氣劑在85℃和150℃的頻移老化與兩個(gè)安裝點(diǎn)沒有區(qū)別.

圖5.85℃時(shí)的老化頻率漂移趨勢(shì)

圖6.150℃時(shí)的老化頻率漂移趨勢(shì)

在本文中,考慮了應(yīng)力和排氣在石英晶體中存在并影響老化穩(wěn)定性諧振器.從85老化的結(jié)果來看,它可以是℃推斷出少量的氣體從不同的地方逃逸出來安裝類型,以便沒有明顯的差異因此,質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng),頻率穩(wěn)定性類似.當(dāng)溫度升至150℃時(shí),更多的是排氣從四個(gè)安裝點(diǎn)逃逸會(huì)造成嚴(yán)重影響,因此,頻率漂移容易產(chǎn)生負(fù)面老化.相比之下,晶振晶體諧振器有兩個(gè)安裝點(diǎn)通過獲得減少質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)擺脫空白處的粘合劑并使壓力'積極作用在衰老中發(fā)揮主導(dǎo)作用,使其成為現(xiàn)實(shí)頻率相對(duì)穩(wěn)定,老化曲線趨于集成老化.為什么添加老化行為吸氣劑的作用類似于兩個(gè)安裝點(diǎn)可以推斷出IVA測(cè)試結(jié)果.

3.IVA結(jié)果IVA測(cè)試是一種材料放氣特性分析方法,廣泛用于密封裝置,它測(cè)量的相對(duì)體積濃度揮發(fā)性有機(jī)物和其他蒸氣狀態(tài)的物質(zhì).IVA測(cè)試只能提供內(nèi)容相對(duì)量比率及其準(zhǔn)確度為ppm級(jí).進(jìn)一步,假設(shè)3225晶振具有相同的功能密封容積并在真空環(huán)境中焊接,那么相對(duì)的體積比可以轉(zhuǎn)化為用于分析質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)的相對(duì)質(zhì)量比.事實(shí)上,貼片晶振晶體諧振器中使用的各種材料諧振器可以脫氣,也可能影響長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定性,例如,N2,H2,H2O和CO2可以從陶瓷包裝,金屬蓋和導(dǎo)電膠.在本文中,IVA的內(nèi)容是假設(shè)由導(dǎo)電粘合劑貢獻(xiàn),因?yàn)樗哂芯薮蟮某煞植糠质怯袡C(jī)樹脂.表2顯示IVA測(cè)試的樣本狀態(tài).

表3顯示了老化85的IVA結(jié)果,其中℃可以推斷,二氧化碳更重要質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)比H2高.而且可以看出有二氧化碳相對(duì)質(zhì)量比差異不大兩個(gè)和四個(gè)安裝點(diǎn),這可能是原因?yàn)槭裁?5℃的老化穩(wěn)定性幾乎相同兩個(gè)和四個(gè)安裝點(diǎn).

表4顯示了老化的IVA結(jié)果150.它顯示℃兩個(gè)安裝點(diǎn)的CO2相對(duì)質(zhì)量比為大于四,這與衰老相反性能在150,因此,它可以推斷為℃壓力比排氣更重要.

表2.3.4圖片

表5顯示了兩個(gè)安裝點(diǎn)的IVA結(jié)果用吸氣劑.經(jīng)典的產(chǎn)甲烷作用（CO2+4H2=>CH4+2H2O,必須在添加吸氣劑時(shí)會(huì)發(fā)生泄漏O2或燃燒的氣氛.并且它可以證明吸氣劑確實(shí)具有吸收二氧化碳的功能.用于添加吸氣劑類型,N2,H2O和CH4成為主要的質(zhì)量加載源,但那些分子量遠(yuǎn)低于CO2,這就是老化的原因吸氣劑在85℃和85℃下兩個(gè)安裝點(diǎn)的行為150℃非常接近兩種安裝類型屬于壓力控制.

表5.帶有吸氣劑的兩個(gè)安裝點(diǎn)的IVA結(jié)果

三、結(jié)論

在本文中,我們研究了石英貼片晶振頻率漂移行為在不同的安裝設(shè)計(jì)下.與...相比四個(gè)安裝點(diǎn),頻率漂移趨勢(shì)兩個(gè)安裝點(diǎn)接近于集成老化.該兩個(gè)安裝點(diǎn)的IVA結(jié)果顯示最大的排氣在150℃老化中逃逸,形成負(fù)面影響質(zhì)量負(fù)荷,但兩個(gè)安裝點(diǎn)有很強(qiáng)的應(yīng)力因此,控制正效應(yīng)大于質(zhì)量負(fù)荷,高頻穩(wěn)定性可控制在2ppm以下150℃后老化.Contr℃四個(gè)安裝點(diǎn)因?yàn)槎趸贾鲗?dǎo)了質(zhì)量負(fù)荷的負(fù)面影響因此,壓力大于壓力的正面影響頻率漂移頻率在連續(xù)下降時(shí)老化開始.

本文中,TXC 3255石英晶體諧振器通過兩個(gè)安裝點(diǎn)應(yīng)力控制,其在85℃時(shí)的老化能力是與四個(gè)安裝點(diǎn)相同并且廣泛滿足商業(yè)應(yīng)用,進(jìn)一步可達(dá)到150℃汽車應(yīng)用甚至不需要添加吸氣劑以節(jié)省材料成本.

[1]J.R.Gehrke和R.Klawitter,實(shí)驗(yàn)結(jié)果在AT中,AT切割諧振器的老化42日安.頻率.對(duì)照.Symp.,1988,pp.412-418.

[2]AndiAsiz,WeipingZhang和YunpingXi,分析壓電晶體的老化[J],IEEE上的交易超聲波,鐵電體和頻率控制,vol.50,2003：1647?1655.

[3]J.R.Vig和T.R.Meeker,體聲學(xué)的老化波諧振器,濾波器和振蕩器[J],Proc.45thAnnu.頻率.對(duì)照.Symp.,1991,pp.77-101.