SMD晶体焊料(?)问题和任何建议的测试程序


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

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这是实际PCB的视图

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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。

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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:


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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

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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

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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

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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。

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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

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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

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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
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