表面贴装晶体振荡器的种类有OSC，TCXO，VCXO，VC-TCXO，VCXO等多种，除了普通的石英晶体振荡器之外，各大制造商比较重视的是TCXO温补晶振和OCXO恒温晶振这两种。贴片振荡器和一般的晶体一样，都要经常高温焊接之后才可以工作，焊接的方式主要有高温回流焊接，波峰焊和手工焊三种，贴片晶振基本上都是采用高温回流焊接。

在用户的p-c板上进行回流焊接后，表面贴装晶体振荡器显示出高达几ppm的正频移，其衰减时间常数为几天。数据表中通常不会描述或指定此效果。然而，对于用户而言，这是非常重要和重要的，特别是对于具有严格温度容差的振荡器，例如TCXO和即将推出的SMTOCXO。
在现代设备生产线中，p-c板通常最终在焊接过程后的短时间内进行调整和调整。如果电路板包含进口晶体振荡器，在大约一周后可以观察到强烈的负频移，振荡器似乎已经老化，但这是由于与回流焊接过程的热应力相关的滞后效应。MIL-PRF-55310区分“热滞后”和“回扫”。Retrace是f（T）特性（OCXO）的非重复性，在固定温度下，在特定条件下开关振荡器，而滞后（TCXO）是非最大值温度循环期间f与T特性的重复性。但是，不考虑这种影响的时间依赖性。J.Kusters和J.Vig在[1]中广泛地回顾了热滞现象学和理论。
如本文所定义的回流滞后是由单个（或多个）温度峰值引起的，并且该效应被描述为在几天的时间段内的频率偏移。红外和对流回流焊接工艺的典型温度曲线如图1所示。
最高温度应力是在液相线时间内，在215℃或高于215℃时介于10秒和40秒之间。可以产生它的机制被称为“电极中的应力消除和谐振器外壳内的污染物传递”

图1：回流焊接工艺的典型温度曲线
2.1石英晶体单元
使用13个不同的批次生产300个基本模式AT切割晶体，在32.768K，HC-49/U，坯料直径8.0mm，其中不同的工艺参数变化。它们经受了回流焊接温度曲线，如图1所示。在焊接后4小时，24小时和40天测量共振频率。13个批次中每一个的每批频率偏差的平均值如表1所示，并以图形方式显示在图2中。该值是指40天后观察到的频率。

表1：回流焊接后32.768MHz晶体的频率偏差

图2：回流焊后32.768MHzAT基金晶体的频率偏差一天后的平均回流滞后是4小时后观察到的频移的71％。一个值得注意的结果是，在批次A2，F1和F2中观察到最低的回流滞后效应，其中晶体在密封之前经历延长的烘烤程序。
2.2TCXO晶振38.88MHz
采用模拟间接补偿技术的125个温补晶振采用模拟回流焊接工艺，在HC-52外壳中采用基本模式38.88MHzAT切割晶体。在整个50天内观察输出频率。图3显示了回流滞后响应的平均值和±1西格玛极限。48小时后，平均频率偏差为（1.1±0.22）ppm，并且频率在约30天后稳定。

图3：回流焊接后38.88MHzTCXO晶振的频率偏差2.3TCXO晶振19.44MHz
该实验显示了重复回流焊接过程后的回流滞后。25件TCXO中使用的晶体是19,44MHzAT基波模式在HC-52/U超薄线。第一次回流焊接在第一次回流焊接后38天进行，并在7天内测量。
图4显示了回流滞后响应的平均值和±1西格玛极限。滞后效应非常强烈：
1小时后（7,9±2.6）ppm
24小时后（5.4±1.7）ppm
并在1小时后在一天后衰减至初始值的69％。平均响应拟合指数函数，显示为a图中的虚线。4。

匹配很差，因为它的曲率不能跟随陡峭的响应。然而对数曲线拟合（见图4中的虚线）

匹配很差，因为它的曲率不能跟随陡峭的响应。然而是对数曲线拟合（见图4中的虚线）显示出极佳的贴合度。具有（时间）-1的尺寸的等式（2）中的参数b可以被视为“反时间常数”。在这种情况下，1/b的值等于0.28天。

图4：第二次回流焊接后的19.44MHzTCXO晶振的频率偏差2.4TCXO晶振40,96MHz
在HC-52/U超薄线中使用40,96MHzAT基本晶体的六个晶振被回流焊接，并且在42天的观察时间之后，重复回流焊接工艺。比较第一次和第二次处理的回流滞后。
第一次焊接后的滞后效应如图5所示。
第22天和第24天之间的不规则性显然与由于环境温度变化引起的测量不准确性有关。所有6个振荡器响应的平均曲线通过如2.3节中所述的指数和对数函数拟合（参见图5中的虚线）。虽然指数衰减函数显示太小的曲率，其不能跟随滞后的初始阶段的陡度，但对数曲线与实验值相当平滑地匹配。

图5：第一次回流焊接后40,96MHzTCXO晶振的频率偏差在图6中，描述了在30天的时间内第一次焊接42天后第二次回流焊接引起的回流滞后。

图6：第二次回流焊接后40,96MHzTCXO晶振的频率偏差此处，平均值响应是按照上述指数和对数函数曲线拟合的。同样，指数函数表明拟合不充分，因为它的曲率太“平坦”，而对数函数非常好地描述了滞后响应。
表2总结了两种滞后特性的比较。

表2：40,96MHzTCXO晶振的第一和第二回流滞后的比较
第二温度应力对频移的影响约为30％减少40％，而滞后衰减则减慢约两倍与第一次压力相比。2.5OCXO晶振26MHz，带有AT三次谐波晶体OCXO通常具有比TCXO更高的热质量，因此具有更高的热质量在回流焊接期间，谐振器不会被加热到这种程度。该模型这里测试的没有像传统OCXO晶振那样的金属加热器块，但使用的是直接加热的陶瓷基板，振荡器电路和HC-26/U晶体安装。
在回流焊接之前，振荡器已经通电24小时稳定。回流焊后，等待一小时冷却后再进行冷却测量开始了。每两次记录频率随时间的变化分钟。两个周期的频率变化如图7所示。

图7：回流前后OCXO晶振与26MHzAT3晶体的频移焊接
乍一看似乎没有滞后的迹象。但必须注意，回流焊后观察到的频移是叠加的常规的恒温晶振预热特性和滞后现象。如果我们假设，那回流焊接后的预热特性与之前大致相同，我们可以从测量的频率中减去第一次预热的响应回流焊接后的响应。然后我们得到回流的净效应滞后，如图8所示。可以看出滞后是显着的比TCXO观察到的要小，这是因为OCXO晶体是采用更长时间的烘烤和预老化工艺制造，其次因为振荡器单元的热质量较高。
另一方面，这个实验证明，热身特性和回流滞后完全相互补偿，这导致了假设两个过程都具有相同的物理起源。

图8：减去后的OCXO与26MHzAT3晶体的净回流滞后暖身
2.6OCXO晶振26MHz带SC3泛音晶体该振荡器还通过a使用晶体和石英晶体振荡器电路的直接加热然而，由于HC-37/U尺寸的晶体单元比陶瓷基板更笨重OCXO在第2.5节中描述。用相同的方法进行实验如上所述，整体频移如图9所示。

图9：回流前后OCXO与26MHzSC3晶体的频移焊接
热身行为没有明显差异，大于实验室环境中射频噪声引起的不规则性无意的关闭。因此，这些SC切割晶体的回流滞后是忽略不计。该OCXO中使用的晶体是用不同的工艺生产的比使用更高的烘烤温度的AT削减26MHz。
3.回流滞后的原因结论
观察到的回流滞后效应显示+2ppm的正频移至+TCXO为8ppm，（AT-）OCXO为100ppb。这种频率偏移在一到四周内缓慢下降，可以由对数函数描述滞后效应的潜在原因与回流焊接温度有关压力可以与几种机制联系起来，正如约翰所总结的那样。

Vig的教程[2]：
（1）由于热膨胀系数差异引起的石英板应力，夹子形成，焊接，密封，电极内应力引起的残余应力，粘接应力，切削，研磨，抛光，应力等表面损伤石英材料等。（2）由于污染，残留水分导致的传质，除气，扩散，化学反应等，因为它们是老化的典型特征机制。
关于事实
·观察到几天到几周的长时间常数，更可能与传质和扩散过程等有关。比减轻压力，
·密封石英晶体单元之前的延长烘烤过程减少回流滞后，
·第二次回流焊接过程后的滞后小于后第一，
·对数函数描述这种滞后效应比a更好指数衰减函数，
·滞后具有相同的形状，但与预热相反
OCXO的特征：
我们有充分的理由假设，观察到的回流滞后效应是主要涉及引起频率老化的相同机制，即水分传递，扩散等。虽然减少回流滞后的主要挑战在于贴片晶振生产技术，需要进一步的工作来确定其贡献各种其他效果，如石英材料中固有的那些，振荡器的影响电路元件，如贴片电容器，电感器和热敏电阻等。
贴片型的TCXO和OCXO目前已广泛应用到无线通信，对讲机，网络设备，工业，航空航天，无线基站，人造卫星，大型建筑设备，井下探测，GPS/北斗定位系统等领域。

正在载入评论数据...

上一篇：中英文精简版有源晶振参数词汇表

下一篇：PETERMANN晶振公司介绍

此文关键字：贴片振荡器 TCXO晶振 OCXO晶振

姓名：
邮箱：
正文：

资讯中心

金洛博客

贴片振荡器回流焊后的滞后效应

相关资讯