在使用石英晶體振蕩器過(guò)程中，如果因?yàn)槟撤N因素導(dǎo)致故障，是一個(gè)非常麻煩的事，要解決這個(gè)問(wèn)題，最好的方法就是找到問(wèn)題的根源，然后“對(duì)癥下藥”。在這方面，美國(guó)的Q-Tech晶振公司是行家，研究出晶體振蕩器平均故障的間隔時(shí)間，通過(guò)相關(guān)的測(cè)試和計(jì)算確認(rèn)最終數(shù)據(jù)。包括了加速壽命測(cè)試、壽命測(cè)試數(shù)據(jù)、運(yùn)行條件、材料清單、MTBF計(jì)算、可靠性預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)技術(shù)、MTBF每年實(shí)際生命測(cè)試等項(xiàng)目。可靠性定義為設(shè)備在特定時(shí)間段內(nèi)按其規(guī)范運(yùn)行的概率。

浴缸曲線：

“浴盆曲線”描述了設(shè)備的假設(shè)故障率與時(shí)間的關(guān)系。第一個(gè)時(shí)期稱為嬰兒死亡期。下一個(gè)時(shí)期是圖的平坦部分。它被稱為正常生活。第三個(gè)周期從斜率開(kāi)始增加的點(diǎn)開(kāi)始并延伸到圖的末尾。

圖1可靠性浴缸曲線

MIL-HDBK-217計(jì)算的故障率適用于石英晶體振蕩器成熟期的使用壽命期，較弱的單元減弱并開(kāi)始失效，因?yàn)橄鄬?duì)恒定且故障率較低。使用壽命是進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)的最常見(jiàn)時(shí)間范圍。

加速壽命測(cè)試：

加速壽命測(cè)試采用高應(yīng)力方法來(lái)縮短壽命晶振或加速產(chǎn)品性能下降。各個(gè)振蕩器中的壓力測(cè)試包括延長(zhǎng)的老化時(shí)間，即在+125°C或更低溫度下的壽命測(cè)試在偏見(jiàn)下至少1000小時(shí)更高。其他一些測(cè)試包括加熱，濕度，溫度，振動(dòng)和負(fù)載。

可靠性預(yù)測(cè)方法：

預(yù)測(cè)方法基于基于各種來(lái)源的組件數(shù)據(jù)：

-壽命測(cè)試數(shù)據(jù)

-MIL-HDBK-217

運(yùn)行條件：

-最大電流消耗：最大15mA。在+3.63V

-ThetaJC=30°C/W.

-ThetaJA=130°C/W.

-最高溫升：1.6°C

MTBFPERMIL-HBK-217：

MTBF計(jì)算基于MIL-HBK-217和太空飛行環(huán)境（SF）環(huán)境溫度+65°C，CL=90％，使用32.895MHz石英晶體，基本模式為3.3Vdc±10％電源，16-FP封裝，密封周長(zhǎng)為1.8英寸。

材料清單：

-封裝，16-FP0.500“x0.375”（1.75英寸密封周長(zhǎng)）數(shù)量：1

-微電路，ACMOS，數(shù)字?jǐn)?shù)量：1

-互連Au-Au數(shù)量：22

-陶瓷，多層電容器，S級(jí)，25V數(shù)量：1

-石英晶體諧振器，掃描，2mW數(shù)量：1

-電阻數(shù)量：1

-互連跳線數(shù)量：2

-基材數(shù)量：1

故障率=Σ?p（1+0.2πe）πfπqπl(wèi)

πe=0.5;πf=1;πq=0.25;πL=1

[（1x0.000011）+（1x0.0045）+（1x0.0000079）+（1x0.0084）+（22x0.0013）+（1x0.015）]（1+0.2x0.5）（1.0x0.25x1.0）=0.016失敗/106小時(shí)

混合動(dòng)力QT128L11S故障率=0.016故障/114年

FIT=16

可靠性預(yù)測(cè)圖

QT技術(shù)空間合格QT122L11S-32.895MHz的可靠性預(yù)測(cè)Life-test數(shù)據(jù)和使用MIL-HDBK-217的計(jì)算如下所示：

設(shè)計(jì)技術(shù)：

QT128L11S設(shè)計(jì)采用了ASICFACT1.3μ技術(shù)ACMOS邏輯，輻射容忍100kRad（Si），近似熱激活能量0.4eV和掃描石英在32.895MHz基本模式安裝在a三（3）點(diǎn)安裝。

模具的絕對(duì)最大額定值：

-絕對(duì)最大功耗：500mW

-絕對(duì)最高結(jié)溫：+175°C

-絕對(duì)最大電源電壓：+7Vdc

（對(duì)于60％置信水平的零失敗，卡方=1.833）MTBF=5,455,537小時(shí)

失敗率=1/MTTF=183.3E-9

FITS=失敗率x1E9=183

MTBF每年實(shí)際生命測(cè)試：

對(duì)于5Vdc和+3.3Vdc三次泛音的相同設(shè)計(jì)，Q-Tech收集了在+125°C的壽命測(cè)試期間，超過(guò)100,000個(gè)設(shè)備小時(shí)，沒(méi)有故障。使用60％置信水平的chisquare分布，我們預(yù)測(cè)失敗率如下：

測(cè)試部件數(shù)量：100+部件號(hào)測(cè)試：

具有第三個(gè)Overtone設(shè)計(jì)的MCM

供電電壓：+3.3Vdc和+5Vdc

負(fù)載：15pF//10kohms

失敗次數(shù)：0

測(cè)試溫度：+125°C

小時(shí)數(shù)：100,000+

設(shè)備小時(shí)數(shù)=100,000devhrs

加速因子（AF）=e（Ea/k）*（1/T1-1/T2）

其中Ea=0.4eV;k=8.62E-5eV/K;T1=298K;T2=398K

AF=50

通過(guò)以上的方法可以有效的實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)各種有源晶振平均的失效時(shí)間，找到問(wèn)題的所在，并利用現(xiàn)在的高技術(shù)手段處理。Q-Tech晶振已正式上線金洛鑫電子官網(wǎng)，感興趣的采購(gòu)和用戶可以聯(lián)系我司，咨詢相關(guān)的資料和產(chǎn)品信息，并可為客戶提供樣品及訂購(gòu)服務(wù)。