前面的文章中有提到过，影响晶体和晶体振荡器老化的因素的有很多种，大多都是因为环境，这个环境指的是生产车间和储存地的环境，并将这些原因统一分类，形成一个老龄化机制。在这些的前提之下，还要考虑晶体本身的电极效应，二者之间紧密相连，只有真正了解并熟练运用相关知识，才能提前预防晶振的老化，这些问题应该放入开发和设计方案中，无论是制造商还是采购商，在接触晶体/振荡器时，都应注意以下内容提到的要点。
晶振老龄化机制：
石英晶体振荡器老化的主要原因是由于污染物的吸附或解吸，晶体的安装结构中的应力消除，电极的变化，封装泄漏以及石英材料的变化而向谐振器表面的质量传递。污染转移效应：吸附，解吸，氧化和渗透。因为厚度剪切晶体单元（例如AT切割或SC切割单元）的频率与晶体板的厚度成反比，并且因为，例如，典型的5-MHz第三泛音板位于对于100万原子层厚度，相当于一个石英原子层质量的污染物的吸附或解吸使频率改变约1ppm。通常，如果质量等于11/2单层石英的污染物从表面吸附或解吸，那么百万分率的频率变化等于谐振器的兆赫兹频率。为了实现低老化，必须在超净，超高真空环境中制造和密封密封单元，并且能够长时间保持清洁环境的包装。
污染物的吸附和解吸主要取决于污染物的性质，吸附表面的性质和温度。“吸附表面的性质”包括结晶性质。例如，AT切割贴片晶振表面的吸附性质可能与SC-或其他切割的吸附性质不同。
图3显示了在400°C，450°C和500°C下76托的氧气中纯镍氧化的一些数据.Landsberg[7]回顾并总结了图3中绘制的大量数据类型。除氧化外，还回顾了许多类型固体表面上多种气体的吸附和解吸数据。对于大多数评论的工作，吸附，解吸和氧化的速率取决于时间的对数。对数时间模型的一些参数很大程度上取决于温度。晶振在低温研究中（即<400°C）金属薄膜的氧化，通常观察到对数动力学[8]。这些过程的分子模型可以产生观察到的对数时间依赖性[7]。还有人指出，这种类型的某些特定系统的速率可能不依赖于对数时间。

图3.镍的氧化与时间的关系

已证明大量的氢渗透可以产生老化[13]。具有铜电极的5MHz基模谐振器在高真空中密封在镍HC-6外壳中。在该谐振器老化稳定后，将其浸入一个氢气氛中并继续进行老化测量。浸泡三周后，老化增加了30倍，达到每天约3×10-9。老化以这种较高的速率稳定后，除去氢气。八周后，老化速率稳定在较低的速率，但在去除氢气后六个月，速率仍然是氢气暴露前的五倍。
由于气密密封不良或渗透通过外壳壁而泄漏到外壳中，吸附和溶解的气体的除气也会导致老化。即使气密密封是完美的，气体也可以透过外壳壁[9,10]。由于真空和谐振器技术中使用的大多数材料对气体具有一定程度的渗透性，因此在外壳内保持低压水平需要考虑外壳的渗透特性。氢和氦因其分别渗透金属和玻璃而臭名昭着。即使渗透气体不会吸附到谐振器上，如果发生显着的压力增加，频率也会因外壳中流体静压的变化而发生变化[11,12]。当大量气体泄漏到真空密封的谐振器中时，老化可能是由于封装形状变化引起的电气和机械效应造成的（有时称为“油封”，当封装随大气压力变化而变化时）。偶尔用于廉价谐振器的环氧树脂封装或密封件特别容易受到水分渗透的影响。
电极效应：
Au，Ag，Al和Cu的薄膜通常用作石英晶振上的电极。这些薄膜中的应力取决于薄膜材料和厚度以及其他因素。已经显示[14]薄膜应力以几小时的时间常数松弛。（测量松弛的温度在本参考文献中没有明确说明，但暗示是在室温下。膜厚度为100nm。）
薄膜应力还强烈依赖于基板材料和结晶度（无定形，晶体表面取向等），基板清洁度，温度和化学状态，沉积过程中基板周围空间中存在的气体，纯度薄膜材料，沉积速率和沉积过程（蒸发，溅射等）[15-20]。例如，在一些薄膜中，仅通过在沉积期间改变真空系统中的背景压力，应力可以从拉伸变为压缩[21-23]。
大量研究表明，薄膜的性质随着沉积后的时间而变化[24-33]。薄膜的稳定性取决于沉积条件，尤其是衬底温度，沉积速率（在清洁条件下较低的沉积速率通常导致较少的缺陷），以及沉积后的温度。例如，发现沉积在玻璃显微镜载玻片上的700Å至1650Å金膜的电阻率变化很大程度上取决于基板温度[33]。当薄膜在46℃下沉积时，在电阻率测量期间，在室温下，在沉积后的第五小时和最初几周之间观察到显着降低（高达8.5％）。当衬底温度为112°时C在沉积期间，其接近再结晶温度124°对于金膜来说，石英晶体电阻率的降低要小得多（0.8到1.5％）。如果沉积期间的基板温度高于膜材料的再结晶温度，则膜通常会更稳定。在升高的衬底温度下沉积具有比没有衬底加热然后在稍后退火的沉积明显更大的稳定效果。原因是在高温下扩散速率更高，并且表面扩散比体扩散快得多，因此，表面原子在埋入之前有更多机会退火（即移动到低能量位置）。类似地，低沉积速率（在清洁条件下）导致比高速率更稳定的膜。以非常高的速度，表面原子在被埋之前没有机会退火。高基板温度也有助于最小化基板和沉积膜中的吸附污染物。如果沉积条件不干净，则由于污染物结合到膜中，缓慢的沉积速率可能导致膜不太稳定。
电极应力消除对老化的贡献取决于石英晶体谐振器类型。SC切割[34]和无电极（例如，BVA型[35,36]）谐振器对这种应力消除不敏感。对于其他类型的谐振器，电极应力消除可能是一个因素，特别是对于初始老化。
电极中的其他类型的变化包括扩散效应和化学反应效应。例如，当在弱粘附膜（例如Au）下使用粘附层（例如Cr）时，这两层可以逐渐地相互扩散[37,38]。化学反应可能发生在电极和石英表面[16]之间，以及电极和谐振器外壳中的气态污染物之间。一些金属与石英表面发生化学反应。当金属氧化物的氧化物形成热高于SiO2时，金属可以还原SiO2以形成金属氧化物并在界面处产生游离硅。a-quartz的氧化物形成热为-201.34kcal/mol（=8.73eV），而Al2O3为-399千卡/摩尔，Cr2O3为-270千卡/摩尔。因此，在谐振器制造中两种常用材料Al和Cr通过在金属-石英界面处形成金属氧化物而牢固地粘附到石英上。实验证明，在SiO2-Al界面上形成Al2O3和游离Si[39,40]。氧化物形成金属和石英表面上的OH之间也发生反应。
金一直是制造低老化谐振器的首选电极材料。其原因在于：1）金不具有高活性，在正常条件下不会形成氧化物（清洁金会从空气中吸收有机污染物[46]，但是，这些污染物可以通过紫外线/臭氧很容易地去除清洁[47]）;2）金与硅石微弱粘附，粘附力足够强，电极不会被12,000毫秒的36,000克冲击分离[48]，但足够弱，不能支持在X射线形貌上出现的应变梯度（Cr，Al和Ni薄膜在石英中产生应变，在X射线形貌图中很容易看到）[43];3）纯金薄膜中的应力迅速退火[14]。每天12个。最佳SC切割谐振器的初始老化优于最佳AT切割[49,50]，这可能是由于SC切割对某些重要类型的应力（例如应力）具有优异的不敏感性。到电极。
也可以用铜电极制造低老化谐振器[51]，然而，在一项未发表的研究[52]中，尽管镀铜谐振器表现出较低的初始老化，但长期老化比类似制造的金谐振器更差。电极。
众所周知，在高温和高电场的影响下，金和银等电极材料会扩散到石英中的位错[53]。虽然在高温处理的谐振器中已经报道了金和其他电极扩散到石英中[54,55]，但是在没有电场的情况下，这种扩散不太可能在正常的处理和工作温度下发生。如果确实发生这种扩散，则随着石英晶体谐振器老化，例如金在石英上的粘附将改善。没有观察到这种改善的粘附性。当对5个高精度玻璃封闭的带有金电极的谐振器进行了测试时，发现它可以通过“苏格兰胶带测试”轻松去除。即使是微弱粘附的“3MPost-itSelf-Stick可拆卸笔记”也很容易去掉这些金电极[56]。
薄膜的性质可以随时间变化，例如，Al膜的性质和Al和SiO2之间的界面随时间变化[41,42]。温度，温度循环和电场的存在可以增强这些变化。这些变化可能导致谐振器老化。
高活性金属如Al或Cr不是低老化进口晶振的首选电极材料，因为这些金属的薄膜会由于以下原因而老化：1）金属-石英界面的变化，2）氧气和其他残余气体的吸入在外壳内部，3）在电极边缘存在的高应变梯度下的变化[43]，和4）由于金属薄膜和石英之间的强粘附和热膨胀系数差异导致温度循环导致的高应变的变化。已经使用液体[44]和等离子体[45]阳极氧化试图使由于电极上的氧化物生长引起的老化最小化。
在移除电极之后，用任何一种方法，留下了一条非常薄的金条的窄带，其描绘了电极已经存在的周边（可以用镊子刮掉条带）。当蒸发掩模距石英板有限距离时，该条带似乎是“阴影”。正在研究条带更强附着力的原因。对位于电极中心部分下方的石英的初步分析并未表明石英中存在任何金。使用SIMS（二次离子质谱）进行分析。在移除电极之后，用任何一种方法，留下了一条非常薄的金条的窄带，其描绘了电极已经存在的周边（可以用镊子刮掉条带）。当蒸发掩模距石英板有限距离时，该条带似乎是“阴影”。正在研究条带更强附着力的原因。对位于电极中心部分下方的石英的初步分析并未表明石英中存在任何金。使用SIMS（二次离子质谱）进行分析。在移除电极之后，用任何一种方法，留下了一条非常薄的金条的窄带，其描绘了电极已经存在的周边（可以用镊子刮掉条带）。当蒸发掩模距石英板有限距离时，该条带似乎是“阴影”。正在研究条带更强附着力的原因。对位于电极中心部分下方的石英的初步分析并未表明石英中存在任何金。使用SIMS（二次离子质谱）进行分析。当蒸发掩模距石英板有限距离时，该条带似乎是“阴影”。正在研究条带更强附着力的原因。对位于电极中心部分下方的石英的初步分析并未表明石英中存在任何金。使用SIMS（二次离子质谱）进行分析。当蒸发掩模距石英板有限距离时，该条带似乎是“阴影”。正在研究条带更强附着力的原因。对位于电极中心部分下方的石英的初步分析并未表明石英中存在任何金。使用SIMS（二次离子质谱）进行分析。
确定与特定薄膜制造技术相关的薄膜中应力的可能老化贡献的强大工具是应力松弛过程的形式，值和温度依赖性。由于薄膜的这些参数不太难以直接在实际的谐振器材料上测量，因此令人惊讶的是，对于当前使用的石英水晶振子制造技术，已经报道了这种类型的非常少的结果。还提供用于检测扩散和化学反应效应的强大表面分析工具。
已经表明，谐振器电极之间的直流电压可以显着增加初始老化，可能是因为杂质和电极的电场驱动扩散[57]。虽然振荡器设计人员经常设计电路（有时无意中）在电极上放置一个小的直流电压，但是可以通过串联一个电容器和几个兆欧姆电阻器来轻松地降低直流电压，而不降低谐振器的有效Q值。与谐振器[57]。据报道，银电极表面的表面催化反应伴随着银原子的发射，是镀银谐振器的老化机制[58]。
低老龄化一直是国内外各大晶振厂家一直关心，和努力解决的事情，现在市场上的正品晶振寿命普遍比较长，正常无外在因素干预的情况下石英晶振可以工作很多年，只是每年会有一些损耗偏差。所以很多产品在使用久了之后，也会有老化，反应迟钝，没有刚开始的时候好用，其实这跟晶振及其他电子元器件是有关系的。要保障产品寿命和使用性能，一定不能采用劣质的晶体晶振，一旦发生故障或停振现象，产品也无法继续工作了。

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