2022-10-15 16:29:46

电子元器件制造商在成本考虑下往往不会对产品进行长时间的常温测试来确保产品的使用年限, 因此电子元器件一般皆通过可靠性加速试验[1, 2, 3]来对产品的有效寿命进行预估并保证, 此间最广泛应用于预估被动式元器件的等效年限公式, 乃依据阿瑞尼斯(Arrhenius)研究材料间交互扩散行为所提出的温度加速因子(Temperature Acceleration Factor, AFT) 为圭臬, 如公式(1)所示。

其中 AFT 为温度加速因子, KB=8.616 × 10-5(eV/°K) 为波兹曼常数 (Boltzmann’sconstant),Ta(°K)为加速环境温度, Tu(°K)为常温工作温度, Ea 为活化能。宏观晶体谐振器的可靠性测试条件不外乎为 125℃, 105℃, 85℃三个温度, 由公式(1)可明显得知晶体谐振器的 Ea 值是决定其等效寿命的关键参数, 因此本文提供两种有效的活化能评估手法来求得晶体谐振器的活化能, 表 1 为当加速温度为125℃时, 试算 Ea 值由 0.7(eV) 变化至 0.3(eV)对 AFT

与产品等效寿命评估的影响度。

根据可靠性对 AFT 的定义, 当其值为 18.83 时即表示该产品于加速环境 125℃@ 1 单位时间等效于25℃@ 18.83 单位时间, 由此可清楚得知晶体谐振器活化能(Ea)的真值对产品寿命评估有着极大的影响性。

1990 年后随着电子元器件的蓬勃发展与应用, 相信晶体谐振器制造商皆有其可靠性预计模型与理论, 但基于晶振产业的特殊性, 其不同于电阻与电容的活化能已公定为标准值且可藉由互联网查找, 迫使探讨晶体谐振器活化能的文献不得不追溯早先学者们的研究成果[4, 5]。动态老化(Dynamic Aging)为晶体谐振器在高温作用下亦透过 RLC 振荡回路设计使得外加电流得以对器件产生连续工作, 老化频率的偏移可透过公式(2)表达为电流, 温度, 时间的关系式