靠近IC放置: 將晶振盡量靠近其驅動的芯片(如MCU、處理器)放置。這最大程度地縮短走線長度,減少噪聲耦合、阻抗不匹配和信號衰減的風險。
短而直接的走線: 連接晶振的走線(XTAL_IN, XTAL_OUT)應盡可能短、直且對稱。避免銳角轉彎,使用圓弧或45度角。
完整的地平面: 在晶振下方和周圍提供完整、連續的地平面。這為高頻信號提供低阻抗回路路徑,并起到屏蔽作用。避免在該區域分割地平面。
負載電容布局: 將負載電容(C1, C2)非常靠近晶振引腳放置。它們的接地端應通過短而寬的走線連接到干凈的地平面。避免使用過孔連接電容接地端(如果必須使用,確保過孔低阻抗且靠近焊盤)。
避免高速/噪聲信號線: 遠離開關電源、高速數字信號線(如時鐘線、數據總線)、射頻線路或其他噪聲源走線。保持足夠的間距,必要時用地線或電源線進行隔離。
包地處理: 在晶振信號線兩側和下方鋪設地線(Guard Trace),并在地線上打上密集的接地過孔(Via Stitching),形成一個"法拉第籠",屏蔽外部噪聲干擾。
電源去耦: 在靠近晶振電源引腳處放置高質量的陶瓷去耦電容(通常是0.1μF或0.01μF)。確保電源走線足夠寬,以降低阻抗。對于有獨立VDD引腳的晶振,此點尤其重要。
避免機械應力:
在PCB布局時,確保晶振遠離PCB邊緣、安裝孔、連接器、開關等容易受到擠壓、彎曲或沖擊的區域。
在裝配和使用過程中,避免對晶振本體或引腳施加外力。貼片晶振應避免被夾具擠壓。
對于通孔晶振,引腳彎曲應小心,避免在根部產生應力。
防震與防沖擊: 在可能受到強烈振動或沖擊的應用中(如汽車電子、工業設備、便攜設備),考慮使用:
帶有金屬外殼的晶振(HC-49/SMD, UM系列等),其本身具有更好的機械強度。
使用硅膠固定膠/減震膠將晶振固定在PCB上,吸收振動能量。
選擇抗沖擊規格更好的晶振型號。
外殼保護: 如果環境惡劣(粉塵、油污、水汽),確保最終產品的外殼能提供足夠的保護。必要時在晶振區域局部使用三防漆(Conformal Coating),但需注意:
涂覆要均勻,避免在晶振外殼上形成過厚的涂層,否則可能影響散熱或引入應力/改變等效電容。
確保三防漆不會滲入晶振外殼內部(尤其是對于氣密封裝的晶振)。
選擇對晶振性能無不良影響的涂層材料(咨詢晶振和涂層供應商)。
防靜電: 晶振對靜電敏感(ESD)。在操作、存儲和裝配過程中,嚴格遵守ESD防護規范(佩戴防靜電手環、使用防靜電墊、接地設備等)。避免用手直接觸摸引腳或金屬外殼。
溫度控制:
了解晶振的工作溫度范圍,確保其在設計環境中工作在此范圍內。
避免將晶振放置在熱源附近(如功率器件、電源模塊、散熱器)。必要時進行熱隔離或增加散熱措施。
對于溫度敏感的應用,選擇溫度穩定性更好的晶振(如TCXO、OCXO)。
濕度控制: 雖然大多數晶振是密封的,但長期暴露在極端潮濕環境或凝露條件下仍可能有風險。良好的外殼密封、使用三防漆(見上文)以及控制工作環境濕度是有效的防護措施。
焊接溫度曲線: 嚴格遵守晶振制造商推薦的回流焊或波峰焊溫度曲線。過高的溫度或過長的加熱時間會損壞晶振內部的石英晶體或密封結構。特別注意無鉛焊接工藝的溫度要求更高。
手工焊接: 如需手工焊接(如維修),使用溫度可控的烙鐵,快速焊接(<3秒/引腳),避免對同一引腳反復加熱。使用防靜電烙鐵。避免烙鐵頭直接接觸晶振本體(只接觸引腳)。
清潔: 焊接后如需清潔,使用對晶振材料安全的清潔劑,并避免使用超聲波清洗(強烈的機械振動可能損壞晶振)。
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