石英晶体老化率及真空退火应用的探讨

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关键词：老化率；高真空退火；应用
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｇｉｎｇｒａｔｅ；ｈｉｇｈｖａｃｕｕｍａｎｎｅａｌｉｎｇ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
中图分类号：ＴＮ７５２
ｂｙｍａｎｙｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｈｏｗｔｏｓｔａｂｌｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｇｉｎｇｒａｔｅｔａｒｇｅｔｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｅａｃｈｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｉｎｔｈｅｉｎｄｕｓｔｙ．ｒＴｈｉｓｐａｐｅｒ
摘要：作为最主要的可靠性之一，石英晶体的老化率是一项非常重要的参数，作为频率元件，老化率直接体现着石英晶体的稳定
性。而石英晶体振荡器的老化是一个影响因素众多的系统问题，如何稳定并提高老化率指标是行业内各厂家生产中的难题。本文主要
讨论关于老化的改善手段，并且主要介绍关于高真空退火对老化率影响的试验。
ｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆａｇｉｎｇａｎｄｉｎｔｏｄｒｕｃｅｓｔｈｅｏｎｔｅｓｔｏｆｈｉｇｈｖａｃｕｕｍａｎｎｅａｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｒａｔｅｏｆａｇｉｎｇ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｑｕａｔｒｚｃｙｓｒｔａｌａｇｉｎｇｒａｔｅｉｓａｖｅｙｉｒｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒ，ａｓｔｈｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅａｇｉｎｇｒａｔｅｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｑｕａｔｚｒｃｒｙｓｔａ１．Ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅａｇｉｎｇｏｆｑｕａ￣ｚｃｙｓｒｔａｌｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉｓａｆｆｅｃｔｅｄ
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６ — ４３１１（２０１４）３６～００３４ — ０２
１老化率的定义及失效机理
１．１老化率的定义及其考核方法众所周知，虽然石英晶体元件的频率稳定性非常优良，但仍然会随着存放时间、工作时间的延长及激励功率和工作温度变化而变化。频率随时间的变化称为老化，因自然存放时间而引起的频率相对变化称为自然老化；因工作时间引起的频率相对变化称为负荷老化，总称为频率老化，简称老化。老化是在恒定的环境条件下测量晶体频率时，晶体频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，可用规定时限后的最大变化率（如± １０ｐｐｂ／天，加电７２小时后），或规定的时限内最大的总频率变化（如：＋＿３ｐｐｍ／（第一年））来表示。１．２老化率的失效机理引起振荡器参数变化的原因是极为复杂的，也是多方面的。首先，石英材料本身就存在老化效应，虽说水晶是一种物理、化学性能均十分稳定的材料，石英材料的任何微小的变化都会引起可观的频率漂移。石英材料的变化是指材料中杂质原子、填隙原子和晶格空位等缺陷的重新分布，缺陷的重新分布引起振荡器频率弹性系数的变化，从而导致频率的漂移。当前就石英晶体元件的贮存年老化率来看，其失效模式主要是频率变化，而频率变化的失效机理主要是质量吸附效应和应力驰豫效应。具体到石英晶体元件，根据其频率变化情况可分为三种，如图１所示。图１中曲线① ，其频率变化率Ａ（Ｔ）＝ＢＩｎ（ｃｔ＋１），其失效机理是应力驰豫效应，由于应力释放，频率向正方向变化。为了减小加工过程中造成的应力，就应针对性的采取措施，予以减小或消除。图１中曲线② ，其频率变化Ｂ（Ｔ）＝一Ｂ ’ Ｉｎ（Ｃ ’ ｔ＋１），其失效机理主要是质量吸附效应，其频率变化向浮想变化。
李冬强ＬＩＤｏｎｇ — ｑｉａｎｇ；高志祥ＧＡＯＺｈｉ — ｘｉａｎｇ
（南京中电熊猫晶体科技有限公司，南京２１００２８０
（ＮａｎｊｉｎｇＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰａｎｄａＣＣｏｏｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２８，Ｃｈｉｎａ）
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价值工程
石英晶体老化率及真空退火应用的探讨
ＡｇｉｎｇＲａｔｅｏｆＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＶａｃｕｕｍＡｎｎｅａｌｉｎｇ