焊裂性缺陷是石英晶振產(chǎn)品普遍存在的,關(guān)鍵是要改善它.

石英晶振在使用過程中的性能受很多因素的影響;根本的決定性因素還是石英晶振的性能如何,當(dāng)然,也受外在因素的影響,比如環(huán)境因素,再比如貼片安裝過程中各項(xiàng)操作達(dá)標(biāo)與否等都是影響性能的關(guān)鍵性因素,比如焊接環(huán)節(jié),是否會(huì)出現(xiàn)裂紋,出現(xiàn)裂紋的多少都會(huì)影響晶振最終所發(fā)揮的性能.

裂紋產(chǎn)生的原理是什么呢?陶瓷封裝(以下稱為封裝)和構(gòu)成晶體器件的印刷基板之間的熱膨脹系數(shù)有所不同.當(dāng)重復(fù)高溫和低溫時(shí),熱膨脹系數(shù)的這種差異會(huì)給焊料部分施加載荷,并導(dǎo)致破裂.在低溫下,由于反復(fù)的高溫和低溫,認(rèn)為在焊料的外周上產(chǎn)生的裂紋向焊料的內(nèi)部發(fā)展.(圖①)

關(guān)于端子配置的防止焊錫龜裂的對(duì)策”

我們將通過仿真驗(yàn)證哪種布置是形成在晶體器件上的端子布置的最佳條件.為了驗(yàn)證應(yīng)力如何釋放以及末端區(qū)域的影響,按以下三種模式進(jìn)行了仿真.

第一種情況,對(duì)于常用四角,中對(duì)齊兩腳以及對(duì)角兩腳的產(chǎn)品

發(fā)現(xiàn)裂紋從最大應(yīng)力位置(紅色部分)傳播到最小應(yīng)力位置(藍(lán)色部分).(圖2)每個(gè)模式的結(jié)果如下.

正常的產(chǎn)品(4終端產(chǎn)品):裂紋從封裝向所有4個(gè)端子的中心的角前進(jìn).

側(cè)面2端子產(chǎn)品的對(duì)立面:裂紋從包裝的角部向中央擴(kuò)展.與四端子產(chǎn)品相比,裂紋可擴(kuò)展的距離在物理上得到了延長,結(jié)果,由于裂紋導(dǎo)致的電氣撕裂的壽命(以下稱為焊接壽命)得以延長.

對(duì)角2端子產(chǎn)品:通過對(duì)角排列,最小應(yīng)力點(diǎn)從端子長邊的中心偏移.

裂紋可以傳播的距離進(jìn)一步延長,焊料壽命進(jìn)一步延長.

沒有凸起的情況下,低溫時(shí)產(chǎn)生裂紋的區(qū)域和高溫時(shí)失真變大的區(qū)域很近,所以容易發(fā)生裂紋.通過形成貼片晶振腳位凸起,高溫時(shí)裂紋前進(jìn)的方向不是一條直線,可以抑制裂紋發(fā)生后的進(jìn)展.如從上述結(jié)果中考察的那樣,模擬表明,如果存在凸起,則在裂紋的前進(jìn)方向上具有角度(θ),因此難以向內(nèi)部進(jìn)行.此外,還確認(rèn)了高溫時(shí)外周部的歪斜為負(fù)(收縮),發(fā)現(xiàn)端子部的凸起形成對(duì)焊錫壽命對(duì)策有效.

焊錫裂紋是由包裝和印刷電路板不同的熱膨脹系數(shù)引起的失真引起的.模擬結(jié)果表明,端子配置的效果是,端子對(duì)角配置的話,裂紋前進(jìn)的方向會(huì)從長邊側(cè)中央部偏移,焊錫壽命會(huì)更長.另外,發(fā)生裂紋的情況下,失真膨脹時(shí)裂紋會(huì)擴(kuò)大,形成凸起的情況下,焊錫外周部的歪斜在高溫時(shí)變?yōu)樨?fù)值,裂紋就很難進(jìn)行了.此外,如果有凸起,則裂紋會(huì)向右下方移動(dòng).焊錫裂紋引起問題的機(jī)械斷裂是由于包裝和印刷電路板的剝離,導(dǎo)致無法確保電氣連接,所以即使向下移動(dòng)也不會(huì)有影響.通過在端子上形成凸起,可以得到這兩種效果,是具有高耐熱循環(huán)性能的產(chǎn)品.

從本質(zhì)上來看,晶振的焊裂性主要的產(chǎn)生原因無非就是兩點(diǎn):這其一就是安裝人員操作不規(guī)范所導(dǎo)致的,其二則是晶振本身腳位的原因,無法實(shí)現(xiàn)更完美的焊接效果;想要從跟上改善這樣的情況的話,完善操作規(guī)范的同時(shí)也要改變晶振設(shè)計(jì)思路;對(duì)此,KDS晶振就提倡在設(shè)計(jì)晶振的時(shí)候使其腳位能夠凸起,這樣或許會(huì)更易焊接,事實(shí)證明這也是非常有效的.

焊裂性缺陷是石英晶振產(chǎn)品普遍存在的,關(guān)鍵是要改善它.