Diodes Incorporated公司是臺灣名氣比較大的石英晶體，晶體振蕩器生產供應商，Diodes晶振的使用客戶非常多，而且其中不少都是指定采購Diodes晶體產品。Diodes有另一個更為人熟知的名字叫做百利通亞陶晶振，他們的頻率元件技術非常成熟，可以獨立完成開發，設計，選料，量產，檢測，加工，交付等完整的晶振流程。從事幾十年來，也創新了多項技術和產品，累積不少經驗和心得。我們都知道使用晶振最重要的一個步驟是焊接，而焊接方式也有好幾種，常見的有無鉛高溫回流焊接，手工焊接和波峰焊接這三種。Diodes公司有自己獨特的一套焊接工藝，因此Diodes為廣大新老客戶推薦了自己的焊接技術和注意要點，請仔細閱讀！

焊接工藝的推薦熱曲線：

Diodes Incorporated僅為焊接工藝提供以下一般熱曲線（圖1和2）。焊接工藝工程師應始終根據其特定要求優化每個電路組件的熱分布。

圖1.推薦的波峰焊接曲線

焊接過程是石英晶體和電連接到電路組件中的手段。堅持良好的焊接實踐將保持原始組件的固有可靠性，并確保組件良好，可靠地連接到電路組件中。

焊接有四個工藝階段：

1.預熱：預熱過程在任何焊接過程中都非常重要。為避免對組件造成熱沖擊，必須預熱PCB組件。如果組件未經過適當預熱，則可能會對組件造成直接或潛在的損壞。

2.浸泡：建議使用浸泡時間，以使不同熱質量的組分在峰值階段之前接近相似的溫度。在回流焊接期間，這是焊劑開始分解氧化物的時期，這會抑制焊料粘附。

3.峰值/回流：

•溫度：峰值焊接溫度的范圍取決于幾個因素，其中兩個因素

在前面的部分中已經描述過：電鍍和身體成分。最低焊接溫度范圍應比電鍍合金的共晶溫度高至少5-10°C。最高焊接溫度應比任何熱塑性組件（如果使用）的熔化溫度低至少5-10°C。

•時間：晶振必須保持在峰值焊接溫度足夠長的時間，以確保焊接連接的正確潤濕。但是，建議將峰值焊接時間保持在最低限度，以避免損壞設備和提高產量。

4.冷卻：器件暴露在峰值焊接溫度后，它們會經歷冷卻過程。盡管一些制造商在自由空氣中冷卻其PCB組件，但最好使用受控溫度室來優化控制熱梯度。

圖2.推薦的IR回流焊接熱曲線

焊接注意事項：

基板：基板是構成印刷電路板的材料，通常稱為PCB。

圖3.軸向引線元件

圖4.表面貼裝元件

有許多不同類型的PCB基板材料。其中最常見的有以下幾種：

基板優勢：

酚醛非常便宜，易于打孔和鉆孔，FR-4價格便宜，適合鉆孔。氧化鋁良好的抗機械沖擊性。

缺點：

抗振性和機械沖擊性差，不能打孔，重型部件需要機械支撐，昂貴，差的膨脹系數與玻璃相匹配。

要為應用選擇最合適的基板材料，電路組件的設計者必須權衡以下五個因素：

1.將焊接到PCB上的所有元件的膨脹系數

2.基材的膨脹系數

3.基材成本

4.對基板的任何二次加工的成本，例如“通孔”的鉆孔

5.特定應用問題，如抗振性和重量。

將組件的擴展系數與PC板的擴展系數相匹配非常重要。當焊接PCB組件并且組件和PC板的膨脹系數不匹配時，焊接接頭可能會破裂，或者當組件加熱或冷卻時，部件的主體可能會破裂或破碎。

PCB焊盤布局和焊膏厚度：使用適當的布局圖案以確保良好的焊接連接非常重要，特別是對于通過回流工藝焊接的表面貼裝元件。許多貼片晶振具有三個以上的端子，這些端子形成了器件的“占位面積”。理想情況下，設備的每個端子都將形成一個完美的安裝平面。在現實世界中，存在與每個引線接近預期平面的接近程度相關的容差。衡量這一特征的一種方法稱為共面性。在大多數情況下，設備的某些端子將不會與預期的安裝平面完美對齊。在紅外回流焊接工藝中，PCB焊盤涂有焊膏（圖5）。當組件在烘箱中加熱時，焊膏會變暖并回流。當焊膏液化時，它在PCB焊盤的中心形成一個頂點。該頂點必須與設備的端子接觸才能進行接觸。當使用IR回流工藝時，焊接工藝工程師在確定焊膏厚度時必須考慮焊盤布局和器件的共面性。圖6顯示了一種故障模式，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頂點接觸形成不良的端子。

圖5.帶有焊膏的PCB在組件插入和回流之前

圖6.顯示差的共面性的設備

還必須注意不要使用過多的焊膏。過多的焊膏會導致焊盤上的焊料過多。許多壓電石英晶體的端子設計成可彎曲，這允許元件的端子承受機械和熱應力而不會斷裂。當施加過量焊料時，端子在焊料內被吸住，并且力被從端子轉移到器件的內部結構中。這可能導致立即或潛在的失敗。圖7顯示了使用適量焊料的焊料連接，圖8顯示了過量的焊料。

圖7.良好的焊接連接

圖8.過量焊料

助焊劑和清洗劑：貼片石英晶振焊接的另一個主要考慮因素是助焊劑。在焊接過程中與焊料結合使用的助焊劑是有助于焊料流動的材料。選擇合適的助焊劑及其正確的應用對正確焊接至關重要。助焊劑具有不同的活性水平，或從器件端子和PCB焊盤上去除污染物的能力。

助熔劑的一個關鍵特性是它們的溶解度。焊劑的溶解度決定了可以使用哪種清洗工藝來去除焊劑。過去，許多電路組裝設備使用活性的非水溶性助焊劑。有源助焊劑能夠從晶振的引線或端子去除表面氧化物，并產生均勻，光滑的焊點，具有出色的潤濕性。但是，活性助焊劑具有很強的腐蝕性。當活性焊劑沒有完全去除時，焊點更容易腐蝕，并且組件的長期可靠性可能降低。必須從PCB上除去活性助焊劑。去除過程稱為清潔或清洗。許多高效去除助焊劑的材料（如氟利昂和三氯乙烷）幾年前就受到環境法規的制約，現在它們在環保意識的國家都是非法的。由于這些擔憂，出現了以下兩種趨勢：

一些電路組裝商已遷移到低活性通量。目前可提供的助焊劑具有如此低的活性水平，因此無需將其從PCB上移除。這種助熔劑通常被稱為“無洗滌”“免洗”助焊劑。然而，低活性通量經常導致潤濕性問題。潤濕性衡量焊料將器件引線或端子連接到PC板的程度（圖9）。低活性焊劑工藝中的兩個重要因素是無源晶振引線或端子的清潔度，以及引線或端子的電鍍厚度。如果設備的端子不夠干凈，則可能發生反潤濕。如果器件端子的鍍層厚度不足，則可能發生不潤濕。

•去濕：低活性水平的助焊劑不能有效去除器件引線或端子中的氧化物和污染物作為活性助焊劑。當污染物未從襯墊和/或裝置的引線中適當地移除時，可能發生去濕。去濕的特征在于在接合表面上的不規則和分散的焊料液滴，通常由它們之間的薄層焊料隔開。

•不潤濕：如果鍍層厚度太薄，焊料可能不會粘附到時鐘晶振的引線或端子上。這個問題尤其適用于軸向引線器件，因為焊料必須跨越從焊盤到引線的通孔（圖10）。

圖9.表現出良好潤濕性的焊點

圖10.非潤濕焊點

2.由于上述與低活性助焊劑有關的問題，電子工業已經開發出高活性的水溶性助熔劑。這些新型助焊劑具有高活性助焊劑的效果，并具有水溶性，易于清潔。

電鍍組合物：元件的引線或端子通常由銅合金或其他合金如合金42組成。引線鍍有一種或多種金屬。大多數Diodes的產品都鍍有100％錫（Sn）。其他人則鍍鎳-鈀-鍍金。

身體成分：器件的主體成分也與焊接工藝有關。許多部件的主體材料由塑料環氧樹脂組成;這些也具有熱膨脹系數焊接方法和工藝階段

目前常用的焊接方法包括：

•波峰焊：波峰焊仍廣泛用于軸向引線器件和混合技術板。如果遵循本文檔中的建議，可以成功地波表焊接表面貼裝元件。首先必須使用粘合劑將表面貼裝元件安裝到PCB上，然后才能通過焊波。

•回流焊接：大多數表面貼裝耐高溫晶振均采用回流焊接。兩種主要類型的回流工藝是：

1.紅外回流-最常見的回流工藝。

2.氣相回流-由于對碳氟化合物的環境限制而迅速消失。

焊接工藝建議：

•由于大型和小型部件的不同熱容量和設備磨損，局部化，在回流焊接期間可能產生“熱點”和“冷點”。應特別注意避免“熱點”中的小部件損壞，以及“冷點”中較大部件的去濕或不潤濕。一個好的做法是將微型熱電偶安裝在PCB上的幾個位置，這些位置被懷疑是熱點和冷點。然后可以相應地調整回流焊料輪廓以產生最佳焊接。一個好的做法是將PCB組件放置在傳送系統上的規則重復位置，以便在連續組件上實現均勻焊接。

焊鐵：

1.只能使用恒溫控制的熨斗。鉆頭的直徑不應超過1mm，并應設置為使其最高溫度不超過300°C。

2.鉆頭不得接觸零件主體。只能使用印刷電路板上的元件引線或焊盤（圖11）。

3.元件引線上允許的最大溫度-時間組合為390°C，持續5秒。

圖11.烙鐵返工

返工建議：

熱氣筆：應設置熱氣鉛筆，以便在距離噴嘴尖端3mm處將氣體溫度限制在最高300°C。

焊接工藝建議（續）：

•大多數DiodesInc.符合RoHS標準（無鉛）器件的引線在合金42或銅引線框架上均采用亞光錫（Sn）電鍍處理。一些器件具有銀（Ag）電鍍，其他器件具有鎳-鈀-金。現代表面處理需要更高的焊接溫度235-260°C。

•DiodesInc.焊接建議符合JEDECJ-STD-020焊接型材，應該被認為是開發回流焊接型材的合理起點。實際溫度取決于您的焊接合金，PCB布局，銅的重量，焊盤尺寸和其他變量。無論如何，超過260°C的溫度違反了DiodesInc.的規格。

百利通亞陶晶體焊接的要求不會太高，但不是所有的石英晶振都適應每一種焊接方式，例如無鉛高溫回流焊主要是針對SMD晶振，所以一般可承受的高溫會好一些，頂點溫度可達到260℃，DIP插件型的石英晶體就不能用這種焊接了，因為插件晶振一般承受不了這么高溫。插件的晶體可以使用波峰焊或者手工焊接，因為這兩種一種過爐溫度不高，另一種是停留時間短，不會造成多少損害。如果不太清楚可咨詢金洛鑫電子晶振廠家，我司將提供完善的建議和針對性方案，解決每一位客戶的晶振難題，0755-27837162！