关于提升石英晶振耐焊接裂纹性能报告

焊接是石英晶振上机使用时最重要一个步骤,常见三种焊接方法有波峰焊,手工焊和高温回流焊,要根据使用的晶振类型选择合适的焊接方法,否则容易损毁晶体.因为有些晶体可以承受高温,有一部分却不可以,品质比较高,比较耐高温的石英晶振,可以使用回流焊接这种方式,其他不能过高温的,则可以选择波峰焊或者手工焊.一些晶振在焊接时还会出现裂缝这种情况,如何防止和处理,请看康华尔电子整理的耐焊接裂纹性能报告.

汽车音响,汽车导航,发动机控制,TPMS(轮胎·压力监测系统),电动车窗等各种石英晶体谐振器用于汽车电子设备.作为这些车载电子设备的环境测试,高温到低温重复测试(冷热循环测试:进行热循环测试.特别是在发动机控制,TPMS等恶劣环境下,与人类生活息息相关在非常严格的热循环耐受条件下使用的晶体器件被施加.在印刷电路板上使用带有焊料的石英晶体谐振器器件虽然安装了,但是通过多次重复冷却和加热循环来焊接石英晶体器件和印刷电路板的焊料中出现裂缝的问题.

在本文中,我们将解释焊接裂纹产生的机理以及如何处理它们,以及SMD晶振型陶瓷封装产品,我将介绍在业界首次解决这一问题的大型真空晶体器件.

(2)焊料裂纹的发生机理

陶瓷封装(下文称封装)和构成SMD晶体器件的印刷电路板之间的热膨胀系数存在差异.高温到低温返回时,由于热膨胀系数不同,负载被施加到焊接部分,导致裂缝.在低温下,发生在焊料的外周认为裂缝通过反复的高/低温进行到内部焊接.(图①)

图1:应变发生时

(3)关于端子排列的焊接裂纹对策

我们将通过模拟耐高温晶振器件中形成的端子排列来验证哪种放置是最佳条件.为了验证应力松弛和端子面积的影响,模拟以下列三种模式进行.

<模拟结果>

②:应力和裂纹传播方向

结果表明裂纹从应力最大点(红色部分)向最小应力部分(蓝色部分)前进并进行.(图②)各方转弯的结果如:普通产品(4端子产品)4个裂纹从包角部分到中心部分进行.

2端子产品对面裂纹从包角向中心前进.

由于裂纹传播距离与4端子产品相比在物理上延伸,因此,寿命(以下称为焊接寿命)变长.对角双端产品···通过对角线布置,最小应力部分从端子的长边中心部分移位裂缝可以进一步前进的距离进一步增加,并且焊料的寿命变得更长.通过这些模拟,我们发现对角双端子产品的焊接寿命最长.也就是说,当终端区域相同时,对角线端子排列可以说是焊接裂纹对策的最佳条件.

(4)凸块形成的’焊接裂纹对策’

接下来,作为使焊料层更厚的手段,我们通过仿真验证了端子上的2端子和端子上的凸起的影响.

相对的2端子产品(没有凸起)对面2端子产品(带凸起).

<模拟结果>

它显示了施加到焊料部分的应变分布图(在焊料厚度方向上膨胀和收缩的变形).(图3)

焊料外周部分的高温和低温下的轮廓图如下所示

*注)轮廓图是轮廓线用颜色填充的图

图3:焊料外部零件在高温和低温下的失真分布

在没有凸起的情况下,贴片晶振在低温下发生裂缝的区域和在高温下变形变大的区域彼此接近,因此开裂趋于发展.通过形成凸起,裂纹在高温下进展的方向不会成为直线,并且可以抑制裂纹发生后的进展,它被认为不是.从上述①的结果可以看出,当有凹凸时,它在裂纹扩展方向上有一个角度(θ),因此难以向内部前进.结果证明了这一点.此外,还确认了外周部分的变形在高温下变为负(收缩),并且在端子部分处的凸起形成是,事实证明,它对预期寿命措施有影响.

石英晶振焊料裂缝是由封装和印刷电路板的不同热膨胀系数引起的变形引起的.作为模拟的结果,取决于终端布置.作为效果,当端子对角布置时,裂纹进展的方向偏离长边的中心部分,从而进一步延长焊料寿命,事实证明.而且,在裂缝的情况下,当应变膨胀时裂缝将扩散并进展,但是如果形成凸起,则焊料外周的变形在高温下变为负,裂缝不太可能进行.另外,如果有凹凸,裂缝将进入右下方.在焊料破裂中成为问题的机械破损是由于封装和印刷电路板的剥离而无法确保电连接朝这个方向前进没有任何效果.通过在端子处形成凸起,可以获得这两种效果和高耐热循环性能,它将是一个产品.

如上所述,通过对角设置端子并形成凸块,可以实现焊接裂纹对策.在我们公司,这个我们开发的石英贴片晶振首先是行业中的对策,现在提供3225尺寸和2016尺寸的晶振作为车载设备.