計(jì)算ILSI晶體振蕩器的可靠性評(píng)估
  ILSI America LLC提供廣泛的頻率控制產(chǎn)品，主要業(yè)務(wù)是開(kāi)發(fā)和供應(yīng)石英或壓電晶體產(chǎn)品，包括各種封裝類型的石英晶體振蕩器和石英晶體。ILSI的晶體振蕩器封裝包括時(shí)鐘振蕩器，MEMS振蕩器，VCXO振蕩器，TCXO振蕩器，TCVCXO振蕩器和OCXO振蕩器產(chǎn)品。

此外，ILSI晶振公司還提供陶瓷諧振器以及石英或壓電晶體濾波器。提供的所有產(chǎn)品均按照ILSI工廠控制系統(tǒng)的最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn).ILSI因其快速靈活的供應(yīng)解決方案以及我們的變頻控制產(chǎn)品具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格而享有盛譽(yù)。

介紹

預(yù)計(jì)半導(dǎo)體元件在產(chǎn)品的整個(gè)壽命期間可靠地運(yùn)行。選擇具有最高可靠性等級(jí)的設(shè)備可以限制組件故障導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品故障的可能性。

零場(chǎng)故障令人印象深刻，但工程師希望確保零件已經(jīng)過(guò)充分的可靠性測(cè)試。衡量半導(dǎo)體元件可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間或MTBF。MTBF越高，設(shè)備的預(yù)期壽命越長(zhǎng)，因此設(shè)備越可靠。本應(yīng)用筆記介紹了ILSI MMD MEMS振蕩器的測(cè)試過(guò)程和預(yù)測(cè)MTBF的計(jì)算ILSI晶體振蕩器的可靠性評(píng)估。

加速測(cè)試

半導(dǎo)體元件石英晶振的預(yù)測(cè)MTBF是時(shí)間故障率（FIT）的倒數(shù)，它是在10億個(gè)工作小時(shí)后統(tǒng)計(jì)預(yù)期的故障數(shù)。測(cè)試設(shè)備10億小時(shí)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，因此常見(jiàn)的方法是在升高的溫度和電壓（老化）下進(jìn)行加速測(cè)試，時(shí)間更短，并推斷。

ILSI MMD在設(shè)定為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫度125°C的腔室中進(jìn)行老化測(cè)試。然而，由于部件通電時(shí)的散熱，在壓力測(cè)試期間和操作期間結(jié)溫通常會(huì)升高五度。這是表1中的值的因素。由于溫度AFT引起的加速因子遵循Arrhenius關(guān)系，并且使用等式1參考標(biāo)準(zhǔn)操作溫度計(jì)算。

測(cè)試的ILSI MMD振蕩器的標(biāo)稱工作電壓為3.3伏。壓力測(cè)試在有源晶振電源電壓為3.6伏特或比標(biāo)稱電壓高約10％的條件下進(jìn)行。由電壓AFV引起的加速因子使用公式2計(jì)算，參數(shù)如表2所示。

ILSI MMD振蕩器的結(jié)果

ILSI MMD對(duì)數(shù)千個(gè)振蕩器，貼片晶振進(jìn)行了壓力測(cè)試，累計(jì)測(cè)試時(shí)間為3,307,000小時(shí)，無(wú)故障。使用統(tǒng)計(jì)方法，可以使用公式3預(yù)測(cè)10億小時(shí)后具有一定置信度的故障數(shù)，其中n是老化測(cè)試的設(shè)備小時(shí)數(shù)。

對(duì)于零失敗的90％置信水平，χ2統(tǒng)計(jì)值為4.6。插入等式3導(dǎo)致FIT0率為696.3。現(xiàn)在有必要使用來(lái)自等式1和2的加速因子校正加速測(cè)試條件。調(diào)整后的最終FIT率由等式4給出。

使用表1和表2中的值計(jì)算上述加速因子和FIT0值，ILSI MMD振蕩器的最終FIT為：

MTBF是FIT率的倒數(shù)，以數(shù)十億小時(shí)表示。對(duì)于上面計(jì)算的FIT率，MTBF約為11.4億小時(shí)或超過(guò)130，000年。對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)的石英貼片晶振，晶體振蕩器，這大大超過(guò)了報(bào)告的MTBF，如圖1所示。

結(jié)論

ILSI MMD可靠性測(cè)試表明FIT率小于0.9，對(duì)應(yīng)于11.4億小時(shí)的MTBF。這是石英振蕩器MTBF的30倍，使ILSI晶振 MMD MEMS振蕩器成為市場(chǎng)上最可靠的振蕩器。