无论晶体谐振器(XTAL)还是晶体振动器(XO),核心都是一片非常脆弱的石英晶片,因此都对震动、超声波和电磁干扰非常敏感。经过了频率特性、温度稳定性、老化性能、负载电容、驱动电平、匹配电阻、工作温度范围等一系列参数的层层筛选和测试,晶振是可以安装到线路板上了。
由于晶振的特殊性,PCBA生产中须遵守专门的安装工艺,以下以32768Hz晶体为例对此做简要介绍。
PCB布线布板时,应尽量靠近MCU芯片的XTAL1、XTAL2引脚放置,距离不能超过5mm。由于晶体振荡器较弱,距离太远会导致晶体振荡不稳定,建议32768Hz晶体两管脚中间开槽(0.6mm),防止焊接晶体时留下的松香等助焊剂吸潮,减小晶体引脚间的阻抗,造成频率变化。
图1. PCB布线中的晶振XTAL1和XTAL2管脚考虑
在铺地时,建议网络XTAL1和XTAL2与地的安全间距设置>=25mil。
焊接方式目前的贴片焊接工艺主要有两种,一种是波峰焊,一种是回流焊。在进行贴片焊接工艺时,最好能够采用回流焊接工艺。
如果采用焊接安装,焊接部位仅局限于引脚离开PCB1.0mm以上的部位,并且不能对外壳进行焊接操作。
另外,如果利用高温或长时间对引脚部位进行加热,会导致晶振特性恶化甚至于损坏。因此,对引脚部位的加热温度要控制在300度以下,且加热时间要控制在5秒以内(外壳部位的加热温度要控制在150度以内)。
图2. 晶振的焊接注意事项
固定外壳时,不得采用点锡方式将外壳与地进行固定,点锡时过高的温度会导致32768Hz晶体的永久性损伤。
清洗顺序PCBA模块在焊接完成后必须进行清洗(无论是否采用了免清洗的助焊剂),必要时可对模块进行三防处理。
若采用超声波工艺对PCBA模块进行清洗时,32768Hz晶体不得焊接,必须在超声波清洗工艺完成以后,再焊接上32768Hz晶体,否则超声波会导致32768Hz晶体的永久性损伤。
防潮控制32768Hz晶体和高频晶体的防潮一样重要,为降低在电池供电时系统功耗尽可能低,晶体振荡电路功耗较低(驱动较弱),易受外围环境尤其是湿度的影响,所以做好防潮处理对于使用这类晶体就非常的必要。
安装了晶体的PCBA模块湿敏控制等级为MSL3,建议客户在打开模块包装后的3天内完成组装,最长不应超过7天。
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