億金電子是國內(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信經(jīng)營,精益求精,不僅為用戶提供高可靠性產(chǎn)品,并且免費推送晶振技術(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理研究.

老化作為長期穩(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.TXC晶振研究了不同安裝類型條件下的老化頻率漂移機制和分析老化溫度.結(jié)果表明,在兩個℃點和兩個點的溫度下,85的老化頻率漂移四點式石英芯片類似;然而,在150℃老化的兩點安裝下的穩(wěn)定性能諧振器比四點安裝諧振器要好得多.主要原因是兩點安裝的老化曲線諧振器是一個集成的老化曲線,因為排氣和應(yīng)力的影響很好地平衡,這是由IVA支持的測試.

一、介紹

隨著石英晶體諧振器的廣泛應(yīng)用（XTAL諧振器）在移動電話和汽車和甚至伴隨著尺寸小型化,長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)力消除和污染被認為是最重要的,被分析由Gehrke和Klawitter[1].對于石英晶體諧振器,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[2]和實驗結(jié)果AT切割諧振器的老化.其中,三個典型的老化類型在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,負質(zhì)量老化主要受質(zhì)量負荷效應(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,但通過內(nèi)部蒸汽分析（IVA,可以測量）廢氣測試）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℃時的頻率漂移趨勢有四個常見的安裝點,這些偏差500小時后接近4ppm.

圖1.150℃時的常見頻率漂移趨勢

通常可以看到如上所述的負面老化,即頻率不斷下降,其原因是通常認為是導(dǎo)電膠的外氣.從理論上講,晶振頻率在正面時會保持穩(wěn)定應(yīng)力的影響等于外氣的負面影響換句話說,正面效應(yīng)會在弱化時顯露出來質(zhì)量負載效應(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制將研究老化溫度.

二、實驗和結(jié)果

1.實驗在我們的研究中,TXC晶振 3225封裝晶體諧振器頻率為基頻的諧振器AT-cut 40MHz用于實驗,其中有機硅為基礎(chǔ)導(dǎo)電膠相對較軟（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.吸氣樹脂是超級的在實驗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制,使用兩種安裝類型和兩種溫度老化測試,頻率偏差和頻率漂移測量兩種安裝類型的趨勢并分析.實驗條件列于表1中.共有6個實驗,每個實驗30個樣本測量實驗.將使用平均數(shù)據(jù)獲得頻率漂移趨勢.

表1.實驗條件

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,因為吸氣劑是剛好安裝在如圖2（b）所示的空白處從正面看不到.

本文研究了不同實驗的效果將對老化條件進行比較和分析,并且使用ORS伴隨IVA測試結(jié)果（ONEIDARESEARCHSERVICES,INC.）工具.

2.老齡化結(jié)果通過對比實驗,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小時后與四個安裝點的偏差達到近5ppm,頻率偏差為2安裝點仍在2ppm以內(nèi).特別是添加吸氣劑在85℃和150℃的頻移老化與兩個安裝點沒有區(qū)別.

圖5.85℃時的老化頻率漂移趨勢       圖6.150℃時的老化頻率漂移趨勢

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)量負荷效應(yīng),頻率穩(wěn)定性類似.當(dāng)溫度升至150℃時,更多的是排氣從四個安裝點逃逸會造成嚴重影響,因此,頻率漂移容易產(chǎn)生負面老化.相比之下,晶振晶體諧振器有兩個安裝點通過獲得減少質(zhì)量負荷效應(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)實頻率相對穩(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安裝點可以推斷出IVA測試結(jié)果.

3.IVA結(jié)果IVA測試是一種材料放氣特性分析方法,廣泛用于密封裝置,它測量的相對體積濃度揮發(fā)性有機物和其他蒸氣狀態(tài)的物質(zhì).IVA測試只能提供內(nèi)容相對量比率及其準(zhǔn)確度為ppm級.進一步,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,那么相對的體積比可以轉(zhuǎn)化為用于分析質(zhì)量負荷效應(yīng)的相對質(zhì)量比.事實上,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,因為它具有巨大的成分部分是有機樹脂.表2顯示IVA測試的樣本狀態(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)量負荷效應(yīng)比H2高.而且可以看出有二氧化碳相對質(zhì)量比差異不大兩個和四個安裝點,這可能是原因為什么85℃的老化穩(wěn)定性幾乎相同兩個和四個安裝點.

表4顯示了老化的IVA結(jié)果150.它顯示℃兩個安裝點的CO2相對質(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5顯示了兩個安裝點的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會發(fā)生泄漏O2或燃燒的氣氛.并且它可以證明吸氣劑確實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,但那些分子量遠低于CO2,這就是老化的原因吸氣劑在85℃和85℃下兩個安裝點的行為150℃非常接近兩種安裝類型屬于壓力控制.

表5.帶有吸氣劑的兩個安裝點的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)計下.與...相比四個安裝點,頻率漂移趨勢兩個安裝點接近于集成老化.該兩個安裝點的IVA結(jié)果顯示最大的排氣在150℃老化中逃逸,形成負面影響質(zhì)量負荷,但兩個安裝點有很強的應(yīng)力因此,控制正效應(yīng)大于質(zhì)量負荷,高頻穩(wěn)定性可控制在2ppm以下150℃后老化.Contr℃四個安裝點因為二氧化碳主導(dǎo)了質(zhì)量負荷的負面影響因此,壓力大于壓力的正面影響頻率漂移頻率在連續(xù)下降時老化開始.

本文中,TXC 3255石英晶體諧振器通過兩個安裝點應(yīng)力控制,其在85℃時的老化能力是與四個安裝點相同并且廣泛滿足商業(yè)應(yīng)用,進一步可達到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,實驗結(jié)果在AT中,AT切割諧振器的老化42日安.頻率.對照.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.對照.Symp.,1991,pp.77-101.