Diodes Incorporated公司是台湾名气比较大的石英晶体，晶体振荡器生产供应商，Diodes晶振的使用客户非常多，而且其中不少都是指定采购Diodes晶体产品。Diodes有另一个更为人熟知的名字叫做百利通亚陶晶振，他们的频率元件技术非常成熟，可以独立完成开发，设计，选料，量产，检测，加工，交付等完整的晶振流程。从事几十年来，也创新了多项技术和产品，累积不少经验和心得。我们都知道使用晶振最重要的一个步骤是焊接，而焊接方式也有好几种，常见的有无铅高温回流焊接，手工焊接和波峰焊接这三种。Diodes公司有自己独特的一套焊接工艺，因此Diodes为广大新老客户推荐了自己的焊接技术和注意要点，请仔细阅读！

焊接工艺的推荐热曲线：

Diodes Incorporated仅为焊接工艺提供以下一般热曲线（图1和2）。焊接工艺工程师应始终根据其特定要求优化每个电路组件的热分布。

图1.推荐的波峰焊接曲线

焊接过程是石英晶体和电连接到电路组件中的手段。坚持良好的焊接实践将保持原始组件的固有可靠性，并确保组件良好，可靠地连接到电路组件中。

焊接有四个工艺阶段：

1.预热：预热过程在任何焊接过程中都非常重要。为避免对组件造成热冲击，必须预热PCB组件。如果组件未经过适当预热，则可能会对组件造成直接或潜在的损坏。

2.浸泡：建议使用浸泡时间，以使不同热质量的组分在峰值阶段之前接近相似的温度。在回流焊接期间，这是焊剂开始分解氧化物的时期，这会抑制焊料粘附。

3.峰值/回流：

•温度：峰值焊接温度的范围取决于几个因素，其中两个因素

在前面的部分中已经描述过：电镀和身体成分。最低焊接温度范围应比电镀合金的共晶温度高至少5-10°C。最高焊接温度应比任何热塑性组件（如果使用）的熔化温度低至少5-10°C。

•时间：晶振必须保持在峰值焊接温度足够长的时间，以确保焊接连接的正确润湿。但是，建议将峰值焊接时间保持在最低限度，以避免损坏设备和提高产量。

4.冷却：器件暴露在峰值焊接温度后，它们会经历冷却过程。尽管一些制造商在自由空气中冷却其PCB组件，但最好使用受控温度室来优化控制热梯度。

图2.推荐的IR回流焊接热曲线

焊接注意事项：

基板：基板是构成印刷电路板的材料，通常称为PCB。

图3.轴向引线元件

图4.表面贴装元件

有许多不同类型的PCB基板材料。其中最常见的有以下几种：

基板优势：

酚醛非常便宜，易于打孔和钻孔，FR-4价格便宜，适合钻孔。氧化铝良好的抗机械冲击性。

缺点：

抗振性和机械冲击性差，不能打孔，重型部件需要机械支撑，昂贵，差的膨胀系数与玻璃相匹配。

要为应用选择最合适的基板材料，电路组件的设计者必须权衡以下五个因素：

1.将焊接到PCB上的所有元件的膨胀系数

2.基材的膨胀系数

3.基材成本

4.对基板的任何二次加工的成本，例如“通孔”的钻孔

5.特定应用问题，如抗振性和重量。

将组件的扩展系数与PC板的扩展系数相匹配非常重要。当焊接PCB组件并且组件和PC板的膨胀系数不匹配时，焊接接头可能会破裂，或者当组件加热或冷却时，部件的主体可能会破裂或破碎。

PCB焊盘布局和焊膏厚度：使用适当的布局图案以确保良好的焊接连接非常重要，特别是对于通过回流工艺焊接的表面贴装元件。许多贴片晶振具有三个以上的端子，这些端子形成了器件的“占位面积”。理想情况下，设备的每个端子都将形成一个完美的安装平面。在现实世界中，存在与每个引线接近预期平面的接近程度相关的容差。衡量这一特征的一种方法称为共面性。在大多数情况下，设备的某些端子将不会与预期的安装平面完美对齐。在红外回流焊接工艺中，PCB焊盘涂有焊膏（图5）。当组件在烘箱中加热时，焊膏会变暖并回流。当焊膏液化时，它在PCB焊盘的中心形成一个顶点。该顶点必须与设备的端子接触才能进行接触。当使用IR回流工艺时，焊接工艺工程师在确定焊膏厚度时必须考虑焊盘布局和器件的共面性。图6显示了一种故障模式，其中器件具有差的共面性，并且焊膏厚度不足以使液化焊料的顶点接触形成不良的端子。

图5.带有焊膏的PCB在组件插入和回流之前

图6.显示差的共面性的设备

还必须注意不要使用过多的焊膏。过多的焊膏会导致焊盘上的焊料过多。许多压电石英晶体的端子设计成可弯曲，这允许元件的端子承受机械和热应力而不会断裂。当施加过量焊料时，端子在焊料内被吸住，并且力被从端子转移到器件的内部结构中。这可能导致立即或潜在的失败。图7显示了使用适量焊料的焊料连接，图8显示了过量的焊料。

图7.良好的焊接连接

图8.过量焊料

助焊剂和清洗剂：贴片石英晶振焊接的另一个主要考虑因素是助焊剂。在焊接过程中与焊料结合使用的助焊剂是有助于焊料流动的材料。选择合适的助焊剂及其正确的应用对正确焊接至关重要。助焊剂具有不同的活性水平，或从器件端子和PCB焊盘上去除污染物的能力。

助熔剂的一个关键特性是它们的溶解度。焊剂的溶解度决定了可以使用哪种清洗工艺来去除焊剂。过去，许多电路组装设备使用活性的非水溶性助焊剂。有源助焊剂能够从晶振的引线或端子去除表面氧化物，并产生均匀，光滑的焊点，具有出色的润湿性。但是，活性助焊剂具有很强的腐蚀性。当活性焊剂没有完全去除时，焊点更容易腐蚀，并且组件的长期可靠性可能降低。必须从PCB上除去活性助焊剂。去除过程称为清洁或清洗。许多高效去除助焊剂的材料（如氟利昂和三氯乙烷）几年前就受到环境法规的制约，现在它们在环保意识的国家都是非法的。由于这些担忧，出现了以下两种趋势：

一些电路组装商已迁移到低活性通量。目前可提供的助焊剂具有如此低的活性水平，因此无需将其从PCB上移除。这种助熔剂通常被称为“无洗涤”“免洗”助焊剂。然而，低活性通量经常导致润湿性问题。润湿性衡量焊料将器件引线或端子连接到PC板的程度（图9）。低活性焊剂工艺中的两个重要因素是无源晶振引线或端子的清洁度，以及引线或端子的电镀厚度。如果设备的端子不够干净，则可能发生反润湿。如果器件端子的镀层厚度不足，则可能发生不润湿。

•去湿：低活性水平的助焊剂不能有效去除器件引线或端子中的氧化物和污染物作为活性助焊剂。当污染物未从衬垫和/或装置的引线中适当地移除时，可能发生去湿。去湿的特征在于在接合表面上的不规则和分散的焊料液滴，通常由它们之间的薄层焊料隔开。

•不润湿：如果镀层厚度太薄，焊料可能不会粘附到时钟晶振的引线或端子上。这个问题尤其适用于轴向引线器件，因为焊料必须跨越从焊盘到引线的通孔（图10）。

图9.表现出良好润湿性的焊点

图10.非润湿焊点

2.由于上述与低活性助焊剂有关的问题，电子工业已经开发出高活性的水溶性助熔剂。这些新型助焊剂具有高活性助焊剂的效果，并具有水溶性，易于清洁。

电镀组合物：元件的引线或端子通常由铜合金或其他合金如合金42组成。引线镀有一种或多种金属。大多数Diodes的产品都镀有100％锡（Sn）。其他人则镀镍-钯-镀金。

身体成分：器件的主体成分也与焊接工艺有关。许多部件的主体材料由塑料环氧树脂组成;这些也具有热膨胀系数焊接方法和工艺阶段

目前常用的焊接方法包括：

•波峰焊：波峰焊仍广泛用于轴向引线器件和混合技术板。如果遵循本文档中的建议，可以成功地波表焊接表面贴装元件。首先必须使用粘合剂将表面贴装元件安装到PCB上，然后才能通过焊波。

•回流焊接：大多数表面贴装耐高温晶振均采用回流焊接。两种主要类型的回流工艺是：

1.红外回流-最常见的回流工艺。

2.气相回流-由于对碳氟化合物的环境限制而迅速消失。

焊接工艺建议：

•由于大型和小型部件的不同热容量和设备磨损，局部化，在回流焊接期间可能产生“热点”和“冷点”。应特别注意避免“热点”中的小部件损坏，以及“冷点”中较大部件的去湿或不润湿。一个好的做法是将微型热电偶安装在PCB上的几个位置，这些位置被怀疑是热点和冷点。然后可以相应地调整回流焊料轮廓以产生最佳焊接。一个好的做法是将PCB组件放置在传送系统上的规则重复位置，以便在连续组件上实现均匀焊接。

焊铁：

1.只能使用恒温控制的熨斗。钻头的直径不应超过1mm，并应设置为使其最高温度不超过300°C。

2.钻头不得接触零件主体。只能使用印刷电路板上的元件引线或焊盘（图11）。

3.元件引线上允许的最大温度-时间组合为390°C，持续5秒。

图11.烙铁返工

返工建议：

热气笔：应设置热气铅笔，以便在距离喷嘴尖端3mm处将气体温度限制在最高300°C。

焊接工艺建议（续）：

•大多数DiodesInc.符合RoHS标准（无铅）器件的引线在合金42或铜引线框架上均采用亚光锡（Sn）电镀处理。一些器件具有银（Ag）电镀，其他器件具有镍-钯-金。现代表面处理需要更高的焊接温度235-260°C。

•DiodesInc.焊接建议符合JEDECJ-STD-020焊接型材，应该被认为是开发回流焊接型材的合理起点。实际温度取决于您的焊接合金，PCB布局，铜的重量，焊盘尺寸和其他变量。无论如何，超过260°C的温度违反了DiodesInc.的规格。

百利通亚陶晶体焊接的要求不会太高，但不是所有的石英晶振都适应每一种焊接方式，例如无铅高温回流焊主要是针对SMD晶振，所以一般可承受的高温会好一些，顶点温度可达到260℃，DIP插件型的石英晶体就不能用这种焊接了，因为插件晶振一般承受不了这么高温。插件的晶体可以使用波峰焊或者手工焊接，因为这两种一种过炉温度不高，另一种是停留时间短，不会造成多少损害。如果不太清楚可咨询金洛鑫电子晶振厂家，我司将提供完善的建议和针对性方案，解决每一位客户的晶振难题，0755-27837162！