1、什么是石英晶體的老化?
石英晶體的老化是指的頻率隨著時間的變化而變化,稱為老化。
2、石英晶體的老化的機理?
老化的機理是應力馳豫和質量吸附。具體可分為氧化、還原、疲勞、磨損、腐蝕、擴散、應力、滲透、吸附、釋放及超強度(過載)等。
石英晶體元件的頻率隨時間的變化就有如下三種:

圖中,A(t)曲線是由于應力馳豫引起的;B(t)曲線是由于質量吸附引起的;A(t)+B(t)曲線是兩者兼有。
年老化率的試驗與考核辦法
(1)美軍標MIL-C-3098F“石英晶體元件總規范”中規定在+85℃下保持30天,相當于在+25℃下壹年,其頻率變化小于5ppm.
(2)美軍標MIL-C-3098G“石英晶體元件總規范”中規定進行加速試驗,方法在+105℃下保持168小時,也相當于在+25℃下壹年,其頻率變化小于5ppm.
上述兩種加速試驗都是在當時的條件下,經過試驗確定的。隨著原材料特性的提高和工藝水平的提高,對老化特性的考核辦法又做了修正。
(3)美軍標MIL-PRF-3098H“石英晶體元件總規范”中規定可以在+125℃條件下保持72小時,其前后的頻率變化應小于5ppm。這個條件也相當于+25℃下壹年。
做加速試驗是有條件的,即產品的失效模式不增加,失效機理不改變的情況下進行。
做老化試驗時,老化溫度誤差為±3℃,測試系統的誤差為±5ppm.在各次測量的環境溫度的誤差在±0.5℃情況下,當用晶體阻抗計進行測量時,所有晶體元件(包括設計工作在并聯諧振狀態的元件)都應在串聯諧振狀態下進行測量(即測量諧振頻率fr)。當使用其他振蕩器時,晶體元件可以工作在比串聯諧振頻率更高的頻率上。
石英晶體元件年老化大的原因
1、老化溫度
在不增加失效模式、不改變失效機理的必要條件下,選取比*高長期工作溫度低10℃的溫度,就目前石英晶體元件來說,為+125℃為好。
2、石英晶體的老化時間
在規定的工藝條件下,抽取基頻較高且量較大的產品如25MHz的晶體元件共100只,依次編號,在室溫+25℃ ±2℃下存放1小時,隨后在上述(3)要求的測試系統上,測量其諧振頻率與諧振電阻,并逐個記錄其結果。將產品放入老化烘箱中,從室溫逐步升至+125℃±3℃,保持12小時,后取出產品,在室溫停放1.5~2小時,使其溫度達到+25℃±2℃,與**次測量時的室溫相差±0.5℃內,再依次在同一測試系統上,測量其諧振頻率與諧振電阻,并逐個記錄其結果。并再次送入+125℃ ±3℃,保持12小時,這樣連續試驗至累計老化72小時后,做*后一次測量,并記錄。按號畫出諧振頻率的老化曲線。在使用這些曲線時,去除異常曲線,一般不超過5%。
為了驗證石英晶體的老化溫度與老化時間的確定是否合理,可安排一批產品按此確定的老化溫度和老化時間進行老化。隨后再做+125℃±3℃、72小時的年老化率試驗進行驗證。
但要注意,如果所采用的石英片的加工余量,特別是腐蝕系數不合理,或成品制造過程工藝有較大變化時,則要重新試驗確定。