¿Por qué las latas de cristal de 32.786 KHz están soldadas a PCB? [duplicar]

"Energía radiada" es la idea correcta, pero su pregunta sugiere que está pensando en la energía electromagnética aquí. Es más bien mecánico. 32768Hz es un ultrasonido con una longitud de onda arial de aproximadamente 1 cm, y un oscilador de cristal funciona mediante vibración mecánica. Si desea tener una Q constante y una respuesta de frecuencia constante, arreglar el caso tiene sentido mecánicamente.

Los cristales de 32kHz y 32.768kHz son físicamente grandes. Cuanto más baja es la frecuencia de resonancia, más grande es el cristal; cuanto más alta es la frecuencia de resonancia, más pequeño es el cristal. Por lo tanto, es de esperar que el caso y los cables sean más grandes que los cristales de mayor frecuencia, que obviamente tienen cables lo suficientemente fuertes como para soportar la lata, el cristal y todo.

Sin embargo, lo que encuentra en su lugar es que la lata es apenas más grande que el cristal en sí, y los cables son muy, muy finos, no lo suficientemente fuertes para soportar el peso de la lata por sí mismos.

La razón por la que estos cristales de baja frecuencia tienen métodos de embalaje aparentemente deficientes se debe a la industria relojera.

Hay 1.2 billones de relojes vendidos cada año . La mayoría de ellos son relojes digitales de bajo costo, que requieren un pequeño cristal de 32 kHz. La lata de cristal se fija de manera segura dentro del cuerpo del reloj mediante presión o pegamento, mientras que los cables están soldados a la placa de circuito. No hay necesidad de clientes potenciales fuertes y de apoyo.

Por lo tanto, para mantener el costo de cientos de millones de cristales bajos, los cables son delgados, la lata es pequeña y delgada y se produce de la manera más económica posible. Esto permite relojes baratos, pequeños y livianos.

Como resultado, estos cristales son extraordinariamente económicos, en su forma existente. Puede obtener cristales de 32 kHz más caros con una mejor fijación mecánica, pero cuestan de 10 a 100 veces más en cantidad que estos cristales de reloj de bajo costo.

Algunos fabricantes los han adaptado doblando los cables y colocándolos en un empaque de carrete adecuado para el uso en el montaje en superficie, sugiriendo una almohadilla y un diseño de soldadura que permite fijar la lata con soldadura. Dado que las placas ya están pasando por una soldadura de soldadura, colocación y proceso de horno, esto no requiere pasos adicionales, como pegado, soldadura a mano, soldadura por ola, etc. y reduce el trabajo requerido para usar estos dispositivos.

Por lo tanto, todo esto vuelve a utilizar una parte destinada a otra gran industria en su diseño, y tener que lidiar con las concesiones que se adaptan a la otra industria, pero que deben tenerse en cuenta en su diseño.

Creo que encontrará más información en esta antigua respuesta ¿Es obligatoria la conexión a tierra de la carcasa en el cristal típico de 32.768 kHz para el reloj en tiempo real?

Habría dicho que era más por razones mecánicas y que los paquetes que suelen utilizar son los más baratos posibles. Básicamente, son paquetes antiguos de orificios pasantes convertidos en montaje en superficie que no tendrían mucha estabilidad mecánica sin soldar la carcasa.

Sin embargo, otra persona en esa respuesta señala que puede ayudar con la capacitancia parasitaria.

Se hace porque es más barato que proporcionar un socket.

Se utiliza 32.768 KHz porque se puede dividir en 1 Hz. Los sistemas que lo hacen de esta manera generalmente no requieren una gran cantidad de precisión, por lo que se usa un cristal externo junto con un oscilador en el chip, en lugar de un oscilador completo que puede recortarse hasta el valor final como parte del proceso de ensamblaje .

ETA: (después de la nueva imagen y un poco de aclaración en el OP) Ah. Hay al menos 2 razones. La tercera pestaña es el caso: esto proporciona una sujeción física para el cristal y evita que las piernas se caigan como resultado de la vibración. También proporciona una capacidad fija a tierra para los cables internos, lo que ayuda a mantener la frecuencia constante.

Si bien (también) proporciona protección, esto no es una preocupación particular. El cristal está funcionando a voltajes bastante altos (un voltio o más cuenta como alto en este caso) y tiene una Q extremadamente alta, por lo que es difícil que el ruido irradiado lo afecte significativamente. Además, por supuesto, no hay mucha radiación a 32 kHz. Todo lo demás en el tablero se ejecutará en el rango de MHz.

Una de las razones para soldar la carcasa a la placa es puramente por la estabilidad mecánica. Si desea colocar el estuche para minimizar la altura, soldarlo es más estable que simplemente dejarlo suelto para moverse. Esta es probablemente la razón principal por la que lo ves hecho.

También hay razones eléctricas para soldar el caso a la placa.
Una razón es poner a tierra la carcasa para evitar daños por ESD si planea tocar la placa cerca del cristal con frecuencia. Por lo general, en producción no es necesario, pero si está probando / programando una placa y planea manejarlo mucho, esta podría ser una buena idea.
También hay un camino de acoplamiento potencial desde el caso del cristal hasta el cristal mismo. En la mayoría de los casos, esto no importa porque es muy pequeño, pero en raras ocasiones puede ser significativo.
La mención de SHG de la capacitancia parásita tampoco será un problema la mayor parte del tiempo.

Las razones eléctricas para soldar la lata simplemente no son muy válidas en la mayoría de los proyectos / situaciones. Si tuviera que apostar, diría que las tablas que ha visto con las latas soldadas a la tabla se hicieron solo por razones mecánicas, y no había una razón eléctrica detrás de la decisión.

El pegado, que es la otra opción común, se usa cuando el caso es más pequeño y el rango de temperatura requerido es muy estrecho. Es difícil conseguir un adhesivo que sea tanto un "buen pegamento" como también una temperatura y un agua estables. Aún más importante, agrega un paso adicional, incluso si ya está pegando otros componentes, pero particularmente si NO está pegando otros componentes.