ILSIMMD振荡器的可靠性计算

ILSIMMD振荡器的可靠性计算

半导体元件产品在如今的市场上蒸蒸日上,即使选择了较高的可靠性元器件还是避免不了发生故障的可能性,为了产品的整个寿命周期得到完善的运行,工作之前的准备工作还是得做足,衡量石英晶振元件可靠性的关键指标是平均故障间隔时间或MTBF,MTBF越高,设备的预期寿命越长,因此设备越可靠,本文中介绍了ILSI MMDMEMS振荡器的测试工作过程和预测MTBF的计算方式.

加速测试:半导体元件的预测MTBF是时间故障(FIT)速率的倒数,它是在10亿个工作小时后统计预期的故障数,测试设备10亿小时显然是不现实的,因此常见的方法是在升高的温度和电压(老化)下进行加速石英晶体振荡器测试,时间更短,并推断,ILSI MMD在设定为工业标准温度125°C的腔室中进行老化测试,然而,由于部件通电时的散热,在压力测试期间和操作期间结温通常会升高五度,这是表1中的值的因素,由于温度AFT引起的加速因子遵循Arrhenius关系,并且使用等式1参考标准操作温度计算.

测试的ILSI MMD振荡器的标称工作电压为3.3伏,压力测试在电源电压为3.6伏或高于标称电压约10％的条件下进行,由电压AFV引起的加速因子使用公式2计算,参数如表2所示.

LSI MMD振荡器的结果:ILSI MMD对数千个石英振荡器进行了压力测试,累计测试时间为3,307,000小时,无故障,使用统计方法,可以使用公式3预测10亿小时后具有一定置信度的故障数,其中n是老化测试的设备小时数,对于零失败的90％置信水平,χ2统计值为4.6,插入等式3导致FIT0率为696.3,现在需要使用来自等式1和2的加速因子校正加速测试条件,调整后的最终FIT率由等式4给出,使用表1和表2中的值计算上述加速因子和FIT0值,ILSI MMD振荡器的最终FIT为:FIT=0.88.

MTBF是FIT率的倒数,以数十亿小时表示,对于上面计算的FIT率,MTBF约为11.4亿小时或超过130,000年,对于竞争的晶振,这大大超过了报告的MTBF,如图1所示,结论ILSIMMD可靠性测试显示FIT率小于0.9,对应于11.4亿小时的MTBF,这是石英振荡器MTBF的30倍,使ILSI MMD MEMS振荡器成为市场上最可靠的有源晶振.