SMD Crystal Löt (?) Problem und empfohlenes Testverfahren

Ich verwende einen 32,768 kHz SMD-Kristall ( Datenblatt ) für eine MCU. Hier ist der Layout-Teil des Kristalls.

Hier ist eine Ansicht von einer tatsächlichen Leiterplatte

Ich montierte die Komponenten durch Handlöten und produzierte ungefähr 30 Module.

Der Kristall der meisten Module hat am Anfang nicht funktioniert, aber ich habe ihn gelöst, indem ich den Kristall neu verlötet habe, indem ich etwas mehr Lötmittel darunter aufgetragen habe. Das Interessante ist, dass wenn ich eine Nadel des Kristalls mit einer Pinzette berühre, der Kristall anfängt zu arbeiten. Hier ist eine Oszilloskopansicht des Kristallsignals.

Die Panne ist, wo ich den Weg mit einer Pinzette berührt habe, und dann beginnt die Schwingung.

Eine andere Tatsache ist, dass einige der Kristallarbeiten der Platine funktionieren, wenn ich den Pfad der C451-Kappe berühre, andere beginnen zu arbeiten, wenn ich den Pfad der C441-Kappe berühre (z. B. wenn sie durch Berühren des Pfads der C451-Kappe funktioniert, funktioniert sie nicht, wenn ich sie berühre zum Pfad der C441-Kappe).

Dies ließ mich bezweifeln, ob es mit dem Lot unter dem Kristall zusammenhängt (möglicherweise unebene Kontaktfläche oder ein anderer Grund, an den ich nicht denken kann). Oder wenn es sich nicht um ein rein lötbedingtes Problem handelt, da ich manchmal mehrmals einen Lötvorgang durchführen musste, bis das Kristallproblem gelöst ist. In der obigen PCB-Ansicht ragt das zusätzliche Lot von der Seite des Kristalls heraus (kein Kurzschluss zu einem anderen Pad oder Gehäuse des Kristalls). Es sollte sicher eine Verbindung zwischen dem Pin des Kristalls und dem PCB-Pad bestehen, aber das Problem bleibt bestehen Überreste.

Ein weiteres Problem ist, dass ich bei 4 Platinen festgestellt habe, dass sie funktionieren, nachdem ich das Lot unter ihnen erneut aufgetragen habe. Wenn ich sie jedoch am nächsten Tag teste, hat der Kristall das gleiche Problem.

Frage 1 Hat jemand ein ähnliches Problem erlebt oder könnte er sich vorstellen, was das eigentliche Problem sein könnte?

Frage 2: Die Boards werden auf dem Feld sein. Ich habe Bedenken, dass sie hier funktionieren, habe aber Probleme, wenn der Kunde sie verwenden muss. Wie ich sie teste, ist, die Module paarweise an einem Tag zu starten und zu beobachten, ob ein Fehler vorliegt, und diesen Test auf eine Woche zu verteilen. Gibt es eine Methode / Technik, um zu testen (oder einen Hinweis zu erhalten), ob der Kristall in der Nähe wahrscheinlich gut funktioniert?

• Ich habe die Leiterplatten mit einem Mikroskop untersucht, dass zwischen keiner Spur ein Kurzschluss oder keine Lötverbindung zwischen dem Gehäuse des Kristalls und einem Pfad besteht
• Auf den problematischen Platinen habe ich den Kristall durch diejenigen ersetzt, die ich von der Platine entfernt habe, die einwandfrei funktioniert. Daher sollte dies kein Komponentenproblem sein
• Ich habe die Flussmittelrückstände auf der Leiterplatte gereinigt, aber das Ergebnis ändert sich nicht
• Ich habe gesucht, ob es ein spezielles Verfahren / eine spezielle Technik zum Löten solcher SMD-Kristalle gibt, konnte aber keine verwandten Informationen finden.

BEARBEITEN Ich habe versucht, andere Kondensatorwerte zu platzieren, aber es hat nicht geholfen.

EDIT2 Hier ist die Gerber-Ansicht des Referenzdesigns von TI, da es sich um einen optionalen Kristall handelt, der über 0-Ohm-Widerstände (R451, R441) angeschlossen ist.

Ihr Layout sieht im Screenshot viel schlechter aus als beim Bodenschütten. Ich würde jedoch trotzdem versuchen, den Bodenrücklauf von den Ladekappen zu isolieren und ihn auf dem Chip direkt auf den Boden zurückzubringen. Ich würde auch gerne sehen, wie ein Boden unter die Kappen und den Kristall fließt (vielleicht haben Sie einen) und mit demselben Erdungspunkt wie die Ladekappen verbunden ist.

Das ist wahrscheinlich nicht Ihr Problem - es scheint mehrere Möglichkeiten zu geben. Erstens kann das Metallgehäuse des Kristalls kurzgeschlossen sein oder es liegt ein PCB-Problem vor. Ihre Beschreibung zeigt tendenziell nicht an.

Dies ist ein Kristall mit extrem niedriger Leistung (100-nW-Laufwerk, maximal 500-nW-Laufwerk). Stellen Sie sicher, dass es gut zu Ihrem Chip passt. Sie können die Lastkapazitäten nicht ohne weiteres ändern, wenn Sie ein genaues Timing wünschen (+/- 40 ppm sind erforderlich), aber stellen Sie sicher, dass sie angemessen sind (wenn sich keine Kappen im Chip befinden, sollten sie im Allgemeinen einige pF weniger als doppelt so hoch sein Die angegebene Kapazität für den Kristall (dieses Datenblatt zeigt mehrere mögliche Werte für diesen Kristall). Sie sollten die Platinen auf Anlauf bei extremen Temperaturen testen. Ein geringfügiger Anlauf bei Raumtemperatur weist auf ein wahrscheinliches Problem im Zusammenhang mit gm des Chips hin, das sich mit der Temperatur ändert.

Schließlich ( und vielleicht die beste Nachricht! ), Wenn Ihr Assembler kein sauberes Flussmittel verwendet und insbesondere wenn der Chip extrem wenig Strom hat, wette ich, dass dies genau Ihr Problem ist. Das Entfernen des Rückstands erfordert ein starkes Lösungsmittel und das Schrubben. Das erneute Löten der Teile kann sich auf die Rückstände auswirken und sie wieder arbeiten lassen.

Bearbeiten: Ich würde den nicht sauberen Flussmittelrückstand vermuten - es ist extrem schwierig zu entfernen. Sie können auch die Werte und Spezifikationen der Ladekappe des von Ihnen verwendeten Epson-Kristalls mit dem im Referenzdesign von TI verwendeten Kristall vergleichen, um festzustellen, ob etwas auf Sie herausspringt. Aber schrubben Sie auch die Oberseite dieser Platte im Kristallbereich mit einem bösen Lösungsmittel-PCB-Reiniger und einer Zahnbürste. Lösungsmittel allein (selbst etwas so Böses wie Lackverdünner) reicht nicht aus.

Sie erwähnen, dass der Oszillator startet, wenn Sie ihn mit einer Pinzette berühren. Das zeigt mir, dass Sie möglicherweise etwas mehr Kapazität für einen oder beide (abhängig von der Funktionsweise dieses speziellen Oszillators) der Pins des Kristalls benötigen. Ich spreche von "(3) Lastkapazität" im Datenblatt. Sind an diesen Kristall Lastkondensatoren angeschlossen? Wenn nicht, würde ich mit 10 pF beginnen. Wenn ja, erhöhen Sie den Wert mit 10 pF.

Es fällt mir schwer zu glauben, dass es irgendetwas mit Leiterplatten zu tun hat. Nach meiner Erfahrung sollte das Löten eines Kristalls auf einer Leiterplatte nicht so mühsam sein. Ich benutze meistens Heißluft für so kleine Kristalle und das funktioniert fast immer gut.

Welche Uhr soll dieses Board verwalten?

Es scheint ein Problem mit Kondensatoren zu sein. Wenn Sie ein Terminal berühren, funktionieren die Dinge aufgrund Ihrer Kapazität. Sind die Werte des Kristallkondensators richtig? Haben Sie versucht, die Kondensatoren neu zu löten (nur die Klemmen neu zu erhitzen)?

Kristalle mit 3 Anschlüssen können sich insbesondere für Hochfrequenzschaltungen besser verhalten. Sie sollten auch (abhängig von der Geschwindigkeit der Uhr) die Länge der Kristallspuren anpassen (und auf ein Minimum reduzieren). Beginnen Sie immer mit der Route von GND, Vcc und Uhr.