SMD晶体焊料(?)问题和任何建议的测试程序


9

我将32.768 kHz SMD晶体(数据表)用于MCU。这是晶体的布局部分。

在此处输入图片说明

这是实际PCB的视图

在此处输入图片说明

我通过手工焊接安装了组件,并生产了大约30个模块。

大多数模块的晶体从一开始就没有开始工作,但是我通过在其下施加更多的焊料来重新焊接晶体来解决它。有趣的是,当我用镊子触摸晶体销时,晶体开始工作。这是晶体信号的示波器视图。

在此处输入图片说明

小故障是我用镊子触摸路径的地方,然后开始振荡。

另一个事实是,如果我触摸C451帽的路径,那么某些板的晶体可以工作,如果我触摸C441帽的路径,则其中的一些水晶就可以工作(例如,如果通过触摸C451帽的路径可以工作,那么如果我触摸C451帽的路径就可以工作)至C441帽的路径)。

这使我怀疑是否与晶体下的焊料有关(可能是接触表面不平整或我无法想到的其他原因)。或者,如果这不是纯粹与焊料相关的问题,那么有时我需要执行几次重新焊接工艺,直到解决晶体问题为止。在上面的PCB视图上,多余的焊料从晶体的侧面伸出(与另一个焊盘或晶体外壳没有短路),应确保晶体的引脚和PCB焊盘之间存在连接,但问题仍然存在遗迹。

另一个问题是,我在4块板上重新使用焊料后会遇到问题,但是第二天进行测试时,晶体也有同样的问题。

Question.1有没有人遇到过类似的问题或是否想到过实际的问题?

Question.2电路板将在现场,我担心它们会在这里工作,但是当客户需要使用它们时会遇到问题。我如何测试它们是每天启动几次模块,观察是否有任何故障,并将此测试扩展到一周的时间。是否有任何方法/技术可以测试(或获得指示)晶体是否可以在近距离功能中正常工作

  • 我用显微镜检查了PCB,发现任何迹线之间都没有短路,或者从晶体盒到任何路径都没有任何焊料连接。
  • 在有问题的板上,我用从工作正常的板上卸下的晶体重新放置了晶体,因此它应该不是组件问题
  • 我清洗了PCB上的助焊剂残留物,但没有改变结果
  • 我确实在搜索是否有焊接这种SMD晶体的特殊程序/技术,但找不到任何相关信息。

编辑 我尝试放置不同的电容器值,但没有帮助。 在此处输入图片说明

EDIT2 这是TI参考设计的gerber视图,因为它是可选晶体,它通过0欧姆电阻(R451,R441)连接 在此处输入图片说明


C431和C451有多大,您的晶体CL是多少?请注意,在数据手册中,CL取决于确切的部件号。
Turbo J

哪个是MCU?
Pedro Quadros

晶体的零件号为FC-12M 32.7680KA-A5时,MCU是CC2538
Angs

图片和照片是否在同一块PCB上?图片使我对左侧(垂直)负载帽的接地感到有些紧张,但是在照片上我看到图片上没有一个大的接地平面吗?芯片是否没有将振荡器的接地引脚直接连接至电容,而不是通过承载其他电流的大接地层进行了连接?
Wouter van Ooijen

我放置了更好的董事会截图。感谢您对布局的警告和建议。我放置了参考设计的屏幕截图,返回路径转到了地平面(各层下没有特定路径)
Angs 2015年

Answers:


14

在屏幕快照中,您的布局看上去比倒入地面时要差得多,但是,我仍然尝试将接地回路与负载盖隔离开,然后让其直接回到芯片的地面上。我还想看到在瓶盖和水晶(也许有一个)下方倒入地面,并与负载盖连接到相同的接地点。

那不太可能是您的问题-似乎有几种可能性。首先,晶体的金属外壳可能短路或存在一些PCB问题。您的描述往往表明没有。

这是一个功耗极低的晶体(100nW驱动器,500nW最大驱动器)。确保它与您的芯片完全匹配。如果您想要精确的时序(需要+/- 40ppm),则不能随意改变负载电容,但要确保它们合适(如果芯片内没有电容,通常应该比双电容小几pF)。晶体的规定电容-该数据表显示了该晶体的几种可能值。您应该测试板在极端温度下的启动-室温下的少量启动表明可能与芯片的gm有关,并且会随温度而变化。

最后(也许是最好的消息!),如果您的汇编器使用的是免清洗助焊剂,尤其是如果芯片的功耗极低,那么我敢打赌这正是您的问题。去除残留物需要使用强溶剂并进行擦洗。重新焊接零件可能会影响残留物并使它们重新开始工作。

编辑:我怀疑免洗助焊剂残留物-很难清除。您还可以将正在使用的Epson晶体的负载上限值和规格与TI参考设计中使用的晶体进行比较,以查看是否有任何东西跳出来。但是,也可以使用一些讨厌的溶剂PCB清洁剂和牙刷在晶体区域擦洗该板的顶部。仅溶剂(甚至像漆稀释剂一样令人讨厌的东西)是不够的。


感谢您的宝贵意见。我自己完成了组装,我也使用了免洗的糊剂(也使用了焊料),但是我用溶剂清洗了电路板以除去助焊剂,但是并没有解决问题。
昂斯2015年

2
我以前只清洁PCB,但是这次也清洁了组件,并且可以正常工作。可以肯定的是,我是在也开始工作的第二块板上完成的。感谢您的帮助:)
昂斯2015年

1
感谢@Angs的反馈,很高兴知道何时解决了一个棘手的问题。
Spehro Pefhany 2015年

1
今天,我在一批原型板上遇到了同样的问题。其中一半没有启动或花费了几秒钟。然后,我用异丙醇擦洗它们,它们开始正常工作。我们仍在研究为什么该批次失败而以前的批次没有失败(我们更改了晶体品牌,但也更改了锡膏品牌,所以...)。
MV。

8

您提到振荡器用镊子触摸时会启动。这向我表明,也许您需要在晶体引脚的一个或两个上都需要更多的电容(取决于此特定振荡器的工作方式)。我说的是数据表中的“(3)负载电容”。该晶体上有负载电容器吗?如果不是,我将从10 pF开始,如果有,将其值增加10 pF。

我发现很难相信它与PCB有任何关系,以我的经验,在PCB上焊接晶体应该不会那么麻烦。对于这样的小晶体,我大多使用热风,并且几乎总是可以正常工作。


我曾经用不同的上限值测试它们,但都没有帮助。(我也使用热发站)。您碰到了一个好点,即引脚可能具有不同的电容
-Angs

查看数据表,我发现CC2538已经具有12 pf(典型值)的负载电容。也许有一些外部上限,这太多了吗?我会尝试去掉外部盖子,看看会发生什么。
Bimpelrekkie 2015年

我取下了盖子,但没有看到引脚上的任何振荡。
昂斯2015年

1
正如我在上面看到的,这是助焊剂残留在您身上骗术!我没想到会发生这种情况,所以我学到了点东西,欢呼:-)
Bimpelrekkie 2015年

1

该板应该管理哪个时钟?

似乎是电容器的问题。当您触摸终端时,由于您的电容,事情会发生。晶振的电容值正确吗?您是否尝试过重新焊接(仅重新加热端子)电容器?

3端子晶体的性能可能会更佳,尤其是在高频电路中。您还应该希望(取决于时钟速度)匹配(并尽可能减小)晶体走线的长度。始终从GND,Vcc和时钟开始布线。


这是针对32 kHz晶体的,因此几乎没有高频。我只会担心50 MHz以上的PCB上的走线长度匹配。
Bimpelrekkie 2015年

当然。没看到频率,肯定是“低”,忘记答案的后半部分。
Pedro Quadros

另外,由于您的电容器非常小(也许是0402尺寸?),请确保您在焊接时不要使它们的端子短路
Pedro Quadros 2015年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.