全球咨询热线
手机端
亿金电子工程师讲解石英晶体焊接裂纹发生的机理及其对策
(1)背景
汽车音响系统,汽车导航系统,发动机控制,TPMS(胎压监测系统),电动车窗等晶体器件用于汽车电子.高温至低温重复测试(冷进行热循环测试.特别是在发动机控制,TPMS等恶劣环境中用于的晶体器件经受非常严格的耐热循环性条件.用石英贴片晶振器件焊接印刷电路板虽然安装,但是存在这样的问题：通过多次重复热循环,在连接晶体器件和印刷电路板的焊料中出现裂缝.
在本文中, 亿金电子工程师讲解石英晶体焊接裂纹发生的机理及其对策,我们还将介绍SMD型陶瓷封装产品.业内率先推出一款解决这一问题的大型真空晶体器件.
(2)焊料裂纹的产生机理
构成晶体器件和印刷电路板的陶瓷封装(以下称为封装)具有热膨胀系数的差异.高温到低温返回时,热膨胀系数的这种差异会导致晶振焊料上的负荷并导致裂缝.在低温下,它发生在焊料周边据信,由于重复的高温和低温,裂缝进入焊料内部.(图1
图1：应变的产生
(3)关于端子排列的“焊接裂纹的量度”关于在石英晶体器件上形成的端子布局,我们将通过仿真验证哪种布局是最佳条件.对以下三种模式进行了模拟,以验证应力消散的方式并验证终端区域的影响.
模拟结果：
图2：应力和裂纹的进展方向
发现裂纹从应力最大点(红色部分)进展到应力最小点(蓝色部分).(图2)转弯的结果如下.
常规贴片晶振(4个焊接脚)···4从包装角到包装中心的裂缝.
对面的2个焊接脚贴片晶振···裂纹从包角向中心前进.与终端产品相比,裂缝可以行进的距离在物理上延伸,结果,可能由于裂缝而达到电断裂.寿命(以下简称焊接寿命)将延长.
对角2个焊接脚贴片晶振···对角线布置使应力最小点从端子的长边中心偏移.裂缝可以行进的距离进一步延长,焊料寿命进一步延长.
作为这些模拟的结果,发现对角2端子产品的焊料寿命最长.也就是说,如果终端区域相同,对角线端子排列可以说是防止焊接裂纹的最佳条件.
焊锡寿命：对角线2脚贴片晶振>对面2脚贴片晶振>>4脚贴片晶振
(4)关于凸块形成的“焊接裂纹对策”接下来,作为使焊料层更厚的手段,通过模拟验证了在端子上形成有凸起的双面产品的效果.
模拟结果：
示出了施加到焊料的应变分布图(在焊料的厚度方向上膨胀和收缩的应变).(图3)
：焊接外部在高温和低温下的轮廓如下所示
*注)等高线图是轮廓线之间的空间被着色的图
图3：焊料周边高温和低温下的应变分布
1.如果没有凸起,则在低温下发生裂纹的区域接近于在高温下应变增加的区域,因此裂纹趋于发展.是的.通过形成凸起,裂纹在高温下进行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.
2.正如上面1中的结果所讨论的,如果有一个凸起,它在裂纹扩展方向上有一个角度(θ),因此很难进入内部结果证明了这一点.另外,还确认了外周部分的变形在高温下变为负(收缩),并且SMD晶振焊脚部分的凸起形成是事实证明,这对于长寿措施是有效的.
(5)总结
焊料裂缝是由于封装和印刷电路板的不同热膨胀系数引起的变形引起的.由于模拟,由终端安排作为效果,当端子对角布置时,裂缝前进的方向从长边的中心部分偏移,从而进一步延长焊料寿命.
另外,如果发生裂缝,则当应变膨胀时裂缝扩展并且进展,但是如果形成凸起,则石英晶体谐振器在高温下外周的变形是负的,使得裂缝难以进行.
另外,如果有凹凸,裂缝将进入右下方.成为焊料裂缝问题的机械断裂是封装和印刷电路板的剥离使得不可能确保电连接.朝这个方向前进没有任何效果.通过在端子上形成凸块,可以获得这两种效果,以实现更高的耐热和耐热循环性能.
如上所述,通过对角地布置端子并形成凸块,可以防止焊料裂缝.在KDS晶振公司,这是产品具有先进的防腐措施,以及3225贴片晶振封装和2016贴片晶振封装作为汽车设备优先选用的优势.
亿金公众号
亿金微信号
