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摘要：随着科学技术的不断进步，无铅焊接技术也越来越多地应用于石英晶体谐振器的焊接过程中。由于石英晶体的性能会随温度变化而变化，因此加强对于石英晶体无铅焊接的研究，减少温度对谐振器的影响是必不可少的工作。本文将对石英晶体谐振器在无铅焊接条件下的导电胶及芯片设计进行研究及分析。
关键词：石英晶体谐振器；无铅焊接
石英晶体谐振器作为一种常见的电子原件，其焊接工艺较为复杂，焊接温度也由于从有铅焊接变为无铅焊接而提高了50摄氏度。而石英晶体谐振器在无铅焊接的情况下会由于种种原因而失效，因此加强对于石英晶体谐振器无铅焊接的研究是十分重要的课题。
一、石英晶体谐振器的导电胶在无铅焊接温度下的特性
石英晶体谐振器的导电胶起到了固定石英晶片和接通电路的作用，不仅如此，导电胶还能够保护脆弱的石英晶片。导电胶在固化之后其导电粒子的浓度会随着其有机溶剂的挥发而不断增加，当浓度达到一定的临界值之后，导电胶的电阻率下降，而此时的导电胶也已经由不良导体变为了良好的导体。导电胶的材料是影响导电胶电阻率的一个重要因素，目前我们使用的导电胶材料为树脂类导电胶，这一类导电胶具有较好地弹性和性能。树脂类导电胶在无铅焊接的温度下，一些石英晶体谐振器会产生失效的情况。石英晶体谐振器失效的原因一部分是由于谐振器的外接线在高温条件下会发生氧化，另一部分原因是导电胶在发生固化时适应晶片暴露在固化环境中从而失效。因此只有使得导电胶在高纯度氮气环境中固化才能防治谐振器失效。
使用3303N导电胶，到无铅焊接开始之后，3303N导电胶中的成分受高温而挥发，石英晶体谐振器的某些参数超出原本的规格，其电阻率也超出了规定的范围，最终导致谐振器故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使用3301F导电胶，在无线焊接的过程中导电胶的成分挥发较小，高温导致的电阻值变化较小，因此其石英晶体谐振器的失效程度较小。并且3301F导电胶在发生固化之后产生较高的硬度，有利于晶体的稳定。
二、石英晶体谐振器的设计研究
目前，石英晶体谐振器芯片的设计方法通常是引线型和表面贴装式。为了提高石英晶片的抗震能力，要从晶片本身入手。晶片的厚度取决于晶片的频率，因此为固定值，所以缩短晶片长度是提高抗震能力的有效手段。对石英晶体进行温度特性试验，试验的温度范围为-20摄氏度120摄氏度，每5摄氏度设置一个测试点，以此测试样品在不同温度下的频率和电阻值。通过试验我们知道，样品在这一温度范围内的频率变化FL=+_0.1,RR小于等于70。对石英晶体谐振器进行寄生响应试验，规定扫面的频率范围为10.000MHz—-2KHz，试验样品数为50pcs，从试验结果来看，所有样品的频率也在10000-2KHz的范围内。通过以上实验我们知道，当HC-43U型石英晶片的在厚度不变的情况下，晶片直径变为8.0时，特定的倒边范围内，其温度特性适宜，能够在120摄氏度的高温下正常工作，其影响性处于正常范围内，常规电参数也满足正常工作的要求，同时，晶片的倒边宽窄决定石英晶片抗震性能更好，不易破裂。但是尽管石英晶片在跌落过程中不易破裂，其表面的金电极却易于脱落，影响晶体正常工作，因此对于石英晶体薄膜电极的离子溅射工艺的研究十分重要。
要提高石英晶体谐振器金电极薄膜的附着力，就要进行金电极的真空溅射镀膜等一系列试验。在金电极的真空溅射镀膜试验中，采用磁控溅射法，将晶片在150摄氏度的高温下烘烤0.5小时，成膜压力为0.4Pa,金薄膜厚度为3300A左右。试验过程中使用胶带这一工具，通过观察附着在薄膜上的胶带剥开时的残留程度来判断金薄膜的附着力。
此外，RoHS指令实施对石英晶体谐振器也有很大的影响，主要在于无铅化焊接的温度提高会使得原有设计发生性能恶化，主要影响的器件是导电胶，所以，在进行石英晶体谐振器的设计时，应该考虑到RoHS指令的作用，着重对其温度环境进行控制，还可以通过减短石英晶片的长度，减少晶片破裂的问题，进而提高石英晶体谐振器的无铅焊接效率，保证石英晶体的生产质量，使得无铅焊接的效率发挥到最大。目前利用石英晶体SC切厚度切片制造石英晶体谐振器在进行方法选择时，应该根据谐振器的外形尺寸、内部结构等进行比较，虽然设计差别较大，但是基本原理都是利用SC切割厚度切变关系进行处理的。
三、小结
本文主要针对石英晶体谐振器无铅化焊接时导电胶的性能变化，进行研究，探究影响无铅焊接质量的因素，进而结合HC-43U型石英晶片来进行研究，给出石英晶体谐振器无铅焊接的设计策略，保证石英晶体无铅焊接工作顺利进行。但是，在具体的无铅焊接工作中并不可能完全按照上述情况进行操作，应该根据石英晶体的型号进行针对性生产，尤其在晶片的选择上应该给予更多的注意。
参考文献
[1]池旭明.石英晶体谐振器的无铅焊接研究[D].浙江大学,2013.
[2]田文杰,孙有彬,周红云.石英晶体谐振器的应力变化及力敏特性的关系[J].北京信息科技大学学报(自然科学版),2011,26(06):12-16.
[3]吴兆华，周德俭.表面组装技术基础.北京:国防工业出版社,2002.
[4]张沛霖，钟维烈等.压电材料与器件物理.济南:山东科学技术出版社,1997.
论文作者:李雪梅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：谐振器论文; 晶体论文; 晶片论文; 无铅论文; 导电胶论文; 温度论文; 摄氏度论文; 《基层建设》2018年第3期论文;