ILSIMMD振蕩器的可靠性計算

半導體元件產(chǎn)品在如今的市場上蒸蒸日上,即使選擇了較高的可靠性元器件還是避免不了發(fā)生故障的可能性,為了產(chǎn)品的整個壽命周期得到完善的運行,工作之前的準備工作還是得做足,衡量石英晶振元件可靠性的關鍵指標是平均故障間隔時間或MTBF,MTBF越高,設備的預期壽命越長,因此設備越可靠,本文中介紹了ILSI MMDMEMS振蕩器的測試工作過程和預測MTBF的計算方式.

加速測試:半導體元件的預測MTBF是時間故障(FIT)速率的倒數(shù),它是在10億個工作小時后統(tǒng)計預期的故障數(shù),測試設備10億小時顯然是不現(xiàn)實的,因此常見的方法是在升高的溫度和電壓(老化)下進行加速石英晶體振蕩器測試,時間更短,并推斷,ILSI MMD在設定為工業(yè)標準溫度125°C的腔室中進行老化測試,然而,由于部件通電時的散熱,在壓力測試期間和操作期間結溫通常會升高五度,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關系,并且使用等式1參考標準操作溫度計算.

測試的ILSI MMD振蕩器的標稱工作電壓為3.3伏,壓力測試在電源電壓為3.6伏或高于標稱電壓約10％的條件下進行,由電壓AFV引起的加速因子使用公式2計算,參數(shù)如表2所示.

LSI MMD振蕩器的結果:ILSI MMD對數(shù)千個石英振蕩器進行了壓力測試,累計測試時間為3,307,000小時,無故障,使用統(tǒng)計方法,可以使用公式3預測10億小時后具有一定置信度的故障數(shù),其中n是老化測試的設備小時數(shù),對于零失敗的90％置信水平,χ2統(tǒng)計值為4.6,插入等式3導致FIT0率為696.3,現(xiàn)在需要使用來自等式1和2的加速因子校正加速測試條件,調(diào)整后的最終FIT率由等式4給出,使用表1和表2中的值計算上述加速因子和FIT0值,ILSI MMD振蕩器的最終FIT為:FIT=0.88.

MTBF是FIT率的倒數(shù),以數(shù)十億小時表示,對于上面計算的FIT率,MTBF約為11.4億小時或超過130,000年,對于競爭的晶振,這大大超過了報告的MTBF,如圖1所示,結論ILSIMMD可靠性測試顯示FIT率小于0.9,對應于11.4億小時的MTBF,這是石英振蕩器MTBF的30倍,使ILSI MMD MEMS振蕩器成為市場上最可靠的有源晶振.

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