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137 2426 4339
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石英晶振器件用于各種車載電子設備，例如汽車音頻設備、汽車導航系統、胎壓監測系統(TPMS)、電動車窗等。作為這些機載電子設備的環境測試，進行了高溫和低溫之間的重復測試(熱循環測試)。
尤其是在惡劣和影響生命的環境中使用的石英裝置，例如發動機控制和TPMS這需要非常嚴格的抗熱循環性。石英器件安裝在印刷電路上帶有焊料的電路板。
車載石英晶振
然而，熱循環的重復導致焊料中的裂紋問題接合石英器件和印刷電路板。本文闡述了焊接裂紋產生的機理和防治措施。
焊接裂紋產生的機理
形成石英器件的陶瓷封裝之間的熱膨脹系數不同(下文稱為“封裝”)和印刷電路板。當熱循環重復時熱膨脹系數導致負載作用在焊接部分上，并在那里產生裂紋。考慮到在低溫下在焊接部分的外部區域中出現的裂紋延伸到隨著熱循環重復焊接部分。
在提供最佳條件的石英晶體振蕩器器件上形成的端子的配置通過模擬。為了驗證允許應力溢岀的方法以及對端子占用面積的影響，對以下三種模式進行了模擬。
模擬結果
闡明裂紋從應力最大的位置部分在紅色到應力最小的位置藍色部分)。圖中用不同的方法獲得的結果。
應力和裂紋延伸方向
普通產品帶四個端子的產品對于所有四個端子，一條裂縫從封裝角延伸至中心。兩側各有兩個端子的產品從包裝角向中心延伸出一條裂縫。與具有四個端子的產品相比，裂紋可以延伸的距離在物理上延長，因此，直至由裂紋引起的電斷裂的壽命(以下稱為“基于焊接的壽命”)變長了。
有兩個對角相對端子的產品將兩個端子設置成對角相對配置應力最小的位置，從端子長邊的中心偏移。這使得裂紋進一步擴展，焊料基壽命變得更長。
這些模擬的結果顯示，使用以下石英晶振產品時，基于焊料的壽命變得最長兩個對角相對的端子。換句話說，當終端占用的面積相同時，配置兩個對角相對的端子中的一個可以說是對抗裂紋的最佳條件。基于焊接的壽命具有兩個對角相對端子的產品具有兩個端子的產品。
基于凸點形成的焊接裂紋對策
其次，改進貼片晶振產品的有效性，在每個相對側上具有兩個端子，其中凸起是通過模擬驗證了在端子上形成作為加厚焊料層的手段。每個終端都有兩個終端的產品
下面是作用在焊接部分上的失真(失真在焊料厚度方向上膨脹或收縮)。
注意:等高線圖是等高線之間的區域用顏色填充的等高線圖
高溫和低溫下焊接部分外部區域的變形分布
1)無凸起時，低溫裂紋產生的區域接近高溫畸變增大的區域;結果，裂紋容易擴展。
形成凸起可防止裂紋在高溫下沿直線延伸，并可限制裂紋發生后的延伸。
2)從上文所述的結果來看，模擬顯示，當提供凸起時，裂紋與延伸方向成角延伸，因此裂紋向內部延伸。另外還闡明，高溫下外部區域的變形變為負(收縮)，并且在端子部分處形成凸塊作為延長基于焊料的壽命的措施是有效的。
總結
由于貼片晶振封裝和印刷電路板之間熱膨脹系數的差異引起的變形，產生焊料裂紋。上述模擬已經從端子配置的效果方面闡明，對角相對端子的配置導致裂紋在從長邊的中心部分偏移的方冋上延伸，并且焊料基壽命進一步延長。當出現裂紋時，變形的膨脹導致裂紋膨脹和擴展。然而，在形成凸塊的情況下，焊接部分的外部區域中的變形在高溫下變成負的，并且防止裂紋延伸。
此外，凸起的存在導致裂縫在右下角方向延伸。與焊接裂紋相關的機械斷裂是由于封裝和印刷電路板之間的剝離而不能確保電連接。這不受底部裂紋可能延伸的影響。在端子上形成凸塊使得能夠獲得這兩種效果，這為產品提供了高的熱循環性能。
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