一、石英晶振工作原理

石英晶振的核心是利用石英晶体的压电效应实现稳定频率输出，其工作过程可分为三个关键阶段：

压电转换：石英晶体（SiO₂）具有各向异性的晶体结构，当外部施加交变电场（来自驱动电路）时，晶体会产生周期性机械振动（逆压电效应）；反之，机械振动又会感应出交变电场（正压电效应），形成 “电 - 机 - 电” 能量转换循环。

谐振选频：石英晶体的机械振动存在固定的固有谐振频率（由晶体切割方式、尺寸决定，如 AT 切割适用于高频、BT 切割适用于宽温场景），只有当驱动电路频率与固有频率一致时，振动幅度最大，实现 “选频谐振”。

稳定输出：谐振后的高频信号经电路放大、整形后，输出固定频率的时钟信号（如 12MHz、26MHz），为电子设备提供时间基准 —— 其频率稳定性远高于 RC 振荡电路（误差可低至 ±1ppm）。

二、石英晶振适用场景

石英晶振是电子设备的 “时间心脏”，需高温老化测试的场景集中在环境恶劣、可靠性要求高的领域，具体如下：

汽车电子：车载 ECU、雷达、导航系统，需耐受 - 40℃~125℃高温，长期振动下仍保持频率稳定（如发动机舱附近晶振需高温老化筛选早期失效品）；

工业控制：PLC、传感器、变频器，工作环境温度常达 85℃~105℃，高温老化可避免设备在生产线或现场运行中因晶振失效停机；

航空航天：卫星通信、导航设备，需在 - 55℃~125℃宽温范围稳定工作，高温老化测试需模拟太空极端温度循环；

消费电子：高端智能手机、服务器，虽常温工作，但快充、长时间高负载场景下局部温度达 60℃以上，需通过高温老化验证长期可靠性。

三、石英晶振常见型号分类

石英晶振按封装形式和频率范围可分为多个系列，不同型号的高温老化测试需求差异显著：

四、石英晶振高温老化测试项与方法

高温老化测试的核心是模拟长期高温环境下的性能衰减，筛选早期失效品，关键测试项及方法如下：

（一）核心测试项目

频率稳定性测试

老化率：高温老化后频率变化量与初始频率的比值（要求≤±5ppm/1000 小时，车规级≤±2ppm/1000 小时）；

温漂：高温暴露过程中（如 85℃、105℃、125℃）频率随温度的波动（要求≤±10ppm，航空级≤±3ppm）。

电气性能测试

绝缘电阻：晶振引脚与外壳间的绝缘能力（高温下≥100MΩ，测试电压 500V DC）；

负载谐振电阻（RL）：老化后 RL 变化量≤初始值的 20%（避免谐振效率下降）；

起振时间：通电后达到稳定频率的时间（高温下≤10ms，医疗设备≤5ms）。

可靠性验证

高温存储老化：无负载状态下高温暴露（如 150℃×1000 小时），验证晶体结构稳定性；

高温工作老化：带额定负载（如 10pF、20pF）下高温运行（如 125℃×500 小时），模拟实际工作场景。

（二）关键测试方法

高温老化流程

预处理：将晶振在 25℃±5℃、50%±10% RH 环境下放置 24 小时，消除前期环境影响；

高温暴露：放入高温箱，按标准升温（速率≤5℃/min）至目标温度（如 85℃、125℃），持续设定时间（500~1000 小时），期间每隔 24 小时记录一次频率；

恢复阶段：取出后在常温环境放置 48 小时，待性能稳定后复测所有参数。

参数测试工具与操作

频率稳定性：用高精度频率计数器（如 Agilent 53131A），采样时间≥1s，对比老化前后及高温过程中的频率值；

绝缘电阻：用绝缘电阻测试仪（如 Keithley 6517B），施加 500V DC 电压，保持 1 分钟后读数；

负载谐振电阻：用网络分析仪（如 Keysight E5071C），设置晶振额定负载电容，测量谐振点阻抗。

五、石英晶振高温老化测试标准体系

高温老化测试需遵循权威标准，确保测试结果的通用性和可靠性，主流标准如下：

六、谷易电子晶振老化测试座的关键作用

谷易电子晶振老化测试座是高温老化测试的 “核心载体”，其设计直接决定测试精度、效率与可靠性，具体作用体现在五大维度：

高温环境耐受性

采用耐高温材料（如 LCP 工程塑料、镀镍铍铜探针），可长期耐受 - 55℃~150℃高温，无变形、无触点氧化，满足 125℃×1000 小时的车规级老化需求；

座体隔热设计，避免高温箱内热量传导至测试电路，减少寄生参数变化对测试精度的影响。

接触可靠性保障

探针采用 “双触点弹性结构”，接触压力可调（5~15gf），适配 HC-49U、SMD-3225~1612 全系列晶振，定位精度达 ±0.05mm，避免因接触不良导致的频率测量偏差；

触点镀金处理（厚度≥3μm），接触电阻≤10mΩ，减少信号衰减，确保起振时间、负载谐振电阻等参数测试准确。

多工位高效测试

支持 8~32 路并行测试（可定制 64 路），单座兼容多种封装型号（如 SMD-3225 与 SMD-2520 通过更换适配座实现切换），测试效率较传统单工位提升 8~32 倍；

集成信号接口板，可直接对接 ATE 自动测试系统，实现高温老化过程中频率、电阻等参数的实时采集与数据记录，减少人工干预。

信号完整性优化

座体内部采用 “短路径布线”，寄生电感≤5nH、寄生电容≤2pF，避免高频信号（如 300MHz 晶振）在传输过程中产生相位偏移，确保频率稳定性测试误差≤±0.1ppm；

独立接地设计，隔离高温箱内电磁干扰，避免绝缘电阻测试时出现虚假低阻读数。

操作便捷性与耐用性

采用 “抽屉式结构”，晶振拆装无需工具，单颗更换时间≤10 秒，降低测试人员操作强度；

探针插拔寿命≥10 万次，座体使用寿命≥5 年，长期使用后仍保持稳定接触性能，降低测试成本。

随着石英晶振向 “小型化、高频化、高稳定性” 演进（如 SMD-1210 封装、1GHz 以上高频晶振），高温老化测试面临两大挑战：一是微型化晶振的接触可靠性要求更高（探针间距需≤0.3mm），二是高频信号的寄生参数影响更显著。对此，谷易电子等企业正研发 “超微型探针 + 智能校准” 测试座，通过集成温度传感器实时补偿温漂，搭载 AI 算法修正寄生参数误差，为下一代石英晶振的高温老化测试提供技术支撑。