ZHCACT3 june 2023 LMK6C , LMK6D , LMK6H , LMK6P

2 BAW 振荡器的 MTBF 和时基故障计算

时基故障率为 1 表示在超过 10 亿小时的运行中出现一次故障。计算时基故障的一种优选方法是使用 HTOL 可靠性数据，并使用阿仑尼乌斯方程进行加速，假设 χ2 分布是故障分布随时间变化的合理近似值。节 1 中引用的 JESD85 标准文档用于计算。虽然 JESD85 显示了由于不同的故障机制而评估时基故障的方法，但对于大多数现代半导体技术，鉴定验收为 0 故障。

进行 HTOL 的样本数量因不同的鉴定标准而异。有关米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 提供的 LMK6x BAW 振荡器，请访问 www.ti.com，在质量、可靠性和封装信息中了解有关 LMK6x 器件的 HTOL 测试数据。在网站中选择器件型号，以查看或下载该特定器件的可靠性数据。根据 LMK6C、LMK6D、LMK6P 和 LMK6H 数据，HTOL 的样本数量为 7859，测试时长为 1000 小时，故障次数为零，测试温度为 125℃。这些数据截至编写本应用手册时有效。有关最新数据，请参阅上述米6体育平台手机版_好二三四页面链接。

LMK6x BAW 振荡器的时基故障计算的分步过程如下：

第 1 步：计算加速因子 (AF)

使用表 2-1 中的数据计算加速因子 (AF)。测量时基故障的常见做法是根据 0.7eV 的活化能降额至 55°C（工作温度或使用温度）。方程式 1 中显示了用于计算 AF 的公式。

方程式 1.

A c c e l e r a t i o n F a c t o r = \exp^{[(\frac{E a}{k}) \times (\frac{1}{T_{u s e}} - \frac{1}{T_{s t r e s s}})]}

将表 2-1 中的值代入 AF 公式将得出因子 78.6。

方程式 2.

\exp^{[(\frac{0.7 e V}{8.6 \times 10^{- 5} e V / K}) \times (\frac{1}{55 ° C} - \frac{1}{125 ° C})]} = 78.6

表 2-1 加速因子计算数据

变量	值
加速测试温度 (_Tstress)	125 °C
工作或使用温度 (T_use)	55 °C
活化能 (Ea)	0.7eV
玻尔兹曼常数 (k)	8.6×10^-5eV/K

第 2 步：计算故障率

计算出加速因子后，下一步就是计算故障率 (FIT)。对于此计算，置信水平为 60%（这是工业计算的典型值)，并使用表 2-2 中的数据。

表 2-2 用于故障率计算的数据

变量	值
样本数量 (ss)	7859
测试持续时间 (t)	1000 小时
置信水平 (CL)	60%

下面是用于计算时基故障率的公式。其中 χ² 是卡方值，f 是故障次数。

方程式 3.

F a i l u r e R a t e (F I T) = \frac{Χ^{2} (% C L, 2 \times f + 2) \times 10^{9}}{2 \times t \times s s \times A F}

表 2-3 提供了针对不同故障和置信水平（60% 和 90%）的 χ2（卡方）值的快速参考。

表 2-3 故障次数和置信水平的卡方值

故障次数 (f)	置信水平 (60%)	置信水平 (90%)
0	1.833	4.605
1	4.045	7.779
2	6.211	10.645
3	8.351	13.362

在置信水平为 60% 且故障次数为零时，根据表 2-3，(f) = 0，χ2 值为 1.833。BAW 振荡器的 HTOL 数据是 7859 个样本在 125°C 下进行 1000 小时 HTOL 测试期间为 0 次故障，代入方程式 3 后，在 55°C 下的时基故障值计算为 1.5。

方程式 4.

F a i l u r e R a t e (F I T) = \frac{1.833 \times 10^{9}}{2 \times 1000 x 7859 x 78.6} ≅ 1.5

如节 1 中所述，MTBF 值是时基故障值的倒数，如方程式 5 中所示。

方程式 5.

M T B F = \frac{1}{F I T} = 6.66666667 \times 10^{8} = 6.7 \times 10^{8}

该结果表明，在本节中使用的条件下，BAW 振荡器的故障间隔平均时间约为 6.7 亿小时。图 2-1 显示了 LMK6x BAW 振荡器的 TI 在线数据快照，该数据支持这些结果。

图 2-1 LMK6x 在线 MTBF 和时基故障估算值快照

要查找图 2-1 中所示的 MTBF 或时基故障数据信息，请参阅 LMK6x 数据表文件夹订购和质量选项卡，然后点击质量可靠性和封装信息列下的查看或下载链接。

作为说明如何使用 www.ti.com 上提供的信息的最后一个示例，对于在 35°C 进行操作，时基故障率计算为 0.3，与本节中使用的条件完全相同。MTBF 为 3.32×10⁹。该结果表明，BAW 振荡器在 35℃ 下使用可以无故障运行 33.2 亿小时。