Diodes Incorporated公司是臺(tái)灣名氣比較大的石英晶體，晶體振蕩器生產(chǎn)供應(yīng)商，Diodes晶振的使用客戶非常多，而且其中不少都是指定采購(gòu)Diodes晶體產(chǎn)品。Diodes有另一個(gè)更為人熟知的名字叫做百利通亞陶晶振，他們的頻率元件技術(shù)非常成熟，可以獨(dú)立完成開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)，選料，量產(chǎn)，檢測(cè)，加工，交付等完整的晶振流程。從事幾十年來(lái)，也創(chuàng)新了多項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品，累積不少經(jīng)驗(yàn)和心得。我們都知道使用晶振最重要的一個(gè)步驟是焊接，而焊接方式也有好幾種，常見(jiàn)的有無(wú)鉛高溫回流焊接，手工焊接和波峰焊接這三種。Diodes公司有自己獨(dú)特的一套焊接工藝，因此Diodes為廣大新老客戶推薦了自己的焊接技術(shù)和注意要點(diǎn)，請(qǐng)仔細(xì)閱讀！

焊接工藝的推薦熱曲線：

Diodes Incorporated僅為焊接工藝提供以下一般熱曲線（圖1和2）。焊接工藝工程師應(yīng)始終根據(jù)其特定要求優(yōu)化每個(gè)電路組件的熱分布。

圖1.推薦的波峰焊接曲線

焊接過(guò)程是石英晶體和電連接到電路組件中的手段。堅(jiān)持良好的焊接實(shí)踐將保持原始組件的固有可靠性，并確保組件良好，可靠地連接到電路組件中。

焊接有四個(gè)工藝階段：

1.預(yù)熱：預(yù)熱過(guò)程在任何焊接過(guò)程中都非常重要。為避免對(duì)組件造成熱沖擊，必須預(yù)熱PCB組件。如果組件未經(jīng)過(guò)適當(dāng)預(yù)熱，則可能會(huì)對(duì)組件造成直接或潛在的損壞。

2.浸泡：建議使用浸泡時(shí)間，以使不同熱質(zhì)量的組分在峰值階段之前接近相似的溫度。在回流焊接期間，這是焊劑開(kāi)始分解氧化物的時(shí)期，這會(huì)抑制焊料粘附。

3.峰值/回流：

•溫度：峰值焊接溫度的范圍取決于幾個(gè)因素，其中兩個(gè)因素

在前面的部分中已經(jīng)描述過(guò)：電鍍和身體成分。最低焊接溫度范圍應(yīng)比電鍍合金的共晶溫度高至少5-10°C。最高焊接溫度應(yīng)比任何熱塑性組件（如果使用）的熔化溫度低至少5-10°C。

•時(shí)間：晶振必須保持在峰值焊接溫度足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以確保焊接連接的正確潤(rùn)濕。但是，建議將峰值焊接時(shí)間保持在最低限度，以避免損壞設(shè)備和提高產(chǎn)量。

4.冷卻：器件暴露在峰值焊接溫度后，它們會(huì)經(jīng)歷冷卻過(guò)程。盡管一些制造商在自由空氣中冷卻其PCB組件，但最好使用受控溫度室來(lái)優(yōu)化控制熱梯度。

圖2.推薦的IR回流焊接熱曲線

焊接注意事項(xiàng)：

基板：基板是構(gòu)成印刷電路板的材料，通常稱為PCB。

圖3.軸向引線元件

圖4.表面貼裝元件

有許多不同類型的PCB基板材料。其中最常見(jiàn)的有以下幾種：

基板優(yōu)勢(shì)：

酚醛非常便宜，易于打孔和鉆孔，FR-4價(jià)格便宜，適合鉆孔。氧化鋁良好的抗機(jī)械沖擊性。

缺點(diǎn)：

抗振性和機(jī)械沖擊性差，不能打孔，重型部件需要機(jī)械支撐，昂貴，差的膨脹系數(shù)與玻璃相匹配。

要為應(yīng)用選擇最合適的基板材料，電路組件的設(shè)計(jì)者必須權(quán)衡以下五個(gè)因素：

1.將焊接到PCB上的所有元件的膨脹系數(shù)

2.基材的膨脹系數(shù)

3.基材成本

4.對(duì)基板的任何二次加工的成本，例如“通孔”的鉆孔

5.特定應(yīng)用問(wèn)題，如抗振性和重量。

將組件的擴(kuò)展系數(shù)與PC板的擴(kuò)展系數(shù)相匹配非常重要。當(dāng)焊接PCB組件并且組件和PC板的膨脹系數(shù)不匹配時(shí)，焊接接頭可能會(huì)破裂，或者當(dāng)組件加熱或冷卻時(shí)，部件的主體可能會(huì)破裂或破碎。

PCB焊盤布局和焊膏厚度：使用適當(dāng)?shù)牟季謭D案以確保良好的焊接連接非常重要，特別是對(duì)于通過(guò)回流工藝焊接的表面貼裝元件。許多貼片晶振具有三個(gè)以上的端子，這些端子形成了器件的“占位面積”。理想情況下，設(shè)備的每個(gè)端子都將形成一個(gè)完美的安裝平面。在現(xiàn)實(shí)世界中，存在與每個(gè)引線接近預(yù)期平面的接近程度相關(guān)的容差。衡量這一特征的一種方法稱為共面性。在大多數(shù)情況下，設(shè)備的某些端子將不會(huì)與預(yù)期的安裝平面完美對(duì)齊。在紅外回流焊接工藝中，PCB焊盤涂有焊膏（圖5）。當(dāng)組件在烘箱中加熱時(shí)，焊膏會(huì)變暖并回流。當(dāng)焊膏液化時(shí)，它在PCB焊盤的中心形成一個(gè)頂點(diǎn)。該頂點(diǎn)必須與設(shè)備的端子接觸才能進(jìn)行接觸。當(dāng)使用IR回流工藝時(shí)，焊接工藝工程師在確定焊膏厚度時(shí)必須考慮焊盤布局和器件的共面性。圖6顯示了一種故障模式，其中器件具有差的共面性，并且焊膏厚度不足以使液化焊料的頂點(diǎn)接觸形成不良的端子。

圖5.帶有焊膏的PCB在組件插入和回流之前

圖6.顯示差的共面性的設(shè)備

還必須注意不要使用過(guò)多的焊膏。過(guò)多的焊膏會(huì)導(dǎo)致焊盤上的焊料過(guò)多。許多壓電石英晶體的端子設(shè)計(jì)成可彎曲，這允許元件的端子承受機(jī)械和熱應(yīng)力而不會(huì)斷裂。當(dāng)施加過(guò)量焊料時(shí)，端子在焊料內(nèi)被吸住，并且力被從端子轉(zhuǎn)移到器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。這可能導(dǎo)致立即或潛在的失敗。圖7顯示了使用適量焊料的焊料連接，圖8顯示了過(guò)量的焊料。

圖7.良好的焊接連接

圖8.過(guò)量焊料

助焊劑和清洗劑：貼片石英晶振焊接的另一個(gè)主要考慮因素是助焊劑。在焊接過(guò)程中與焊料結(jié)合使用的助焊劑是有助于焊料流動(dòng)的材料。選擇合適的助焊劑及其正確的應(yīng)用對(duì)正確焊接至關(guān)重要。助焊劑具有不同的活性水平，或從器件端子和PCB焊盤上去除污染物的能力。

助熔劑的一個(gè)關(guān)鍵特性是它們的溶解度。焊劑的溶解度決定了可以使用哪種清洗工藝來(lái)去除焊劑。過(guò)去，許多電路組裝設(shè)備使用活性的非水溶性助焊劑。有源助焊劑能夠從晶振的引線或端子去除表面氧化物，并產(chǎn)生均勻，光滑的焊點(diǎn)，具有出色的潤(rùn)濕性。但是，活性助焊劑具有很強(qiáng)的腐蝕性。當(dāng)活性焊劑沒(méi)有完全去除時(shí)，焊點(diǎn)更容易腐蝕，并且組件的長(zhǎng)期可靠性可能降低。必須從PCB上除去活性助焊劑。去除過(guò)程稱為清潔或清洗。許多高效去除助焊劑的材料（如氟利昂和三氯乙烷）幾年前就受到環(huán)境法規(guī)的制約，現(xiàn)在它們?cè)诃h(huán)保意識(shí)的國(guó)家都是非法的。由于這些擔(dān)憂，出現(xiàn)了以下兩種趨勢(shì)：

一些電路組裝商已遷移到低活性通量。目前可提供的助焊劑具有如此低的活性水平，因此無(wú)需將其從PCB上移除。這種助熔劑通常被稱為“無(wú)洗滌”“免洗”助焊劑。然而，低活性通量經(jīng)常導(dǎo)致潤(rùn)濕性問(wèn)題。潤(rùn)濕性衡量焊料將器件引線或端子連接到PC板的程度（圖9）。低活性焊劑工藝中的兩個(gè)重要因素是無(wú)源晶振引線或端子的清潔度，以及引線或端子的電鍍厚度。如果設(shè)備的端子不夠干凈，則可能發(fā)生反潤(rùn)濕。如果器件端子的鍍層厚度不足，則可能發(fā)生不潤(rùn)濕。

•去濕：低活性水平的助焊劑不能有效去除器件引線或端子中的氧化物和污染物作為活性助焊劑。當(dāng)污染物未從襯墊和/或裝置的引線中適當(dāng)?shù)匾瞥龝r(shí)，可能發(fā)生去濕。去濕的特征在于在接合表面上的不規(guī)則和分散的焊料液滴，通常由它們之間的薄層焊料隔開(kāi)。

•不潤(rùn)濕：如果鍍層厚度太薄，焊料可能不會(huì)粘附到時(shí)鐘晶振的引線或端子上。這個(gè)問(wèn)題尤其適用于軸向引線器件，因?yàn)楹噶媳仨毧缭綇暮副P到引線的通孔（圖10）。

圖9.表現(xiàn)出良好潤(rùn)濕性的焊點(diǎn)

圖10.非潤(rùn)濕焊點(diǎn)

2.由于上述與低活性助焊劑有關(guān)的問(wèn)題，電子工業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出高活性的水溶性助熔劑。這些新型助焊劑具有高活性助焊劑的效果，并具有水溶性，易于清潔。

電鍍組合物：元件的引線或端子通常由銅合金或其他合金如合金42組成。引線鍍有一種或多種金屬。大多數(shù)Diodes的產(chǎn)品都鍍有100％錫（Sn）。其他人則鍍鎳-鈀-鍍金。

身體成分：器件的主體成分也與焊接工藝有關(guān)。許多部件的主體材料由塑料環(huán)氧樹(shù)脂組成;這些也具有熱膨脹系數(shù)焊接方法和工藝階段

目前常用的焊接方法包括：

•波峰焊：波峰焊仍廣泛用于軸向引線器件和混合技術(shù)板。如果遵循本文檔中的建議，可以成功地波表焊接表面貼裝元件。首先必須使用粘合劑將表面貼裝元件安裝到PCB上，然后才能通過(guò)焊波。

•回流焊接：大多數(shù)表面貼裝耐高溫晶振均采用回流焊接。兩種主要類型的回流工藝是：

1.紅外回流-最常見(jiàn)的回流工藝。

2.氣相回流-由于對(duì)碳氟化合物的環(huán)境限制而迅速消失。

焊接工藝建議：

•由于大型和小型部件的不同熱容量和設(shè)備磨損，局部化，在回流焊接期間可能產(chǎn)生“熱點(diǎn)”和“冷點(diǎn)”。應(yīng)特別注意避免“熱點(diǎn)”中的小部件損壞，以及“冷點(diǎn)”中較大部件的去濕或不潤(rùn)濕。一個(gè)好的做法是將微型熱電偶安裝在PCB上的幾個(gè)位置，這些位置被懷疑是熱點(diǎn)和冷點(diǎn)。然后可以相應(yīng)地調(diào)整回流焊料輪廓以產(chǎn)生最佳焊接。一個(gè)好的做法是將PCB組件放置在傳送系統(tǒng)上的規(guī)則重復(fù)位置，以便在連續(xù)組件上實(shí)現(xiàn)均勻焊接。

焊鐵：

1.只能使用恒溫控制的熨斗。鉆頭的直徑不應(yīng)超過(guò)1mm，并應(yīng)設(shè)置為使其最高溫度不超過(guò)300°C。

2.鉆頭不得接觸零件主體。只能使用印刷電路板上的元件引線或焊盤（圖11）。

3.元件引線上允許的最大溫度-時(shí)間組合為390°C，持續(xù)5秒。

圖11.烙鐵返工

返工建議：

熱氣筆：應(yīng)設(shè)置熱氣鉛筆，以便在距離噴嘴尖端3mm處將氣體溫度限制在最高300°C。

焊接工藝建議（續(xù)）：

•大多數(shù)DiodesInc.符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)（無(wú)鉛）器件的引線在合金42或銅引線框架上均采用亞光錫（Sn）電鍍處理。一些器件具有銀（Ag）電鍍，其他器件具有鎳-鈀-金?，F(xiàn)代表面處理需要更高的焊接溫度235-260°C。

•DiodesInc.焊接建議符合JEDECJ-STD-020焊接型材，應(yīng)該被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)回流焊接型材的合理起點(diǎn)。實(shí)際溫度取決于您的焊接合金，PCB布局，銅的重量，焊盤尺寸和其他變量。無(wú)論如何，超過(guò)260°C的溫度違反了DiodesInc.的規(guī)格。

百利通亞陶晶體焊接的要求不會(huì)太高，但不是所有的石英晶振都適應(yīng)每一種焊接方式，例如無(wú)鉛高溫回流焊主要是針對(duì)SMD晶振，所以一般可承受的高溫會(huì)好一些，頂點(diǎn)溫度可達(dá)到260℃，DIP插件型的石英晶體就不能用這種焊接了，因?yàn)椴寮д褚话愠惺懿涣诉@么高溫。插件的晶體可以使用波峰焊或者手工焊接，因?yàn)檫@兩種一種過(guò)爐溫度不高，另一種是停留時(shí)間短，不會(huì)造成多少損害。如果不太清楚可咨詢金洛鑫電子晶振廠家，我司將提供完善的建議和針對(duì)性方案，解決每一位客戶的晶振難題，0755-27837162！