Problema de soldadura SMD Crystal (?) Y cualquier procedimiento de prueba recomendado

Utilizo un cristal SMD de 32.768 kHz ( hoja de datos ) para una MCU. Aquí está la parte del diseño del cristal.

Aquí hay una vista desde una PCB real

Monté los componentes mediante soldadura manual y produje unos 30 módulos.

El cristal de la mayoría de los módulos no comenzó a funcionar al principio, pero lo resolví volviendo a soldar el cristal aplicando un poco más de soldadura debajo. Lo interesante es que cuando toco un pin del cristal con unas pinzas, el cristal comienza a funcionar. Aquí hay una vista del osciloscopio de la señal del cristal.

La falla es donde toqué el camino con unas pinzas, y luego comienza la oscilación.

Otro hecho es que algunos de los cristales funcionan si toco la ruta de la tapa C451, algunos comienzan a funcionar si toco la ruta de la tapa C441 (por ejemplo, si funciona tocando la ruta de la tapa C451, no funciona si toco a la ruta de la tapa C441).

Esto me hizo dudar si está relacionado con la soldadura debajo del cristal (tal vez una superficie de contacto desigual u otra razón que no puedo pensar). O si no se trata de un problema relacionado exclusivamente con la soldadura, ya que a veces necesitaba realizar un proceso de re-soldadura varias veces hasta que se resuelva el problema del cristal. En la vista de PCB anterior, la soldadura adicional sobresale del lado del cristal (sin cortocircuito a otra almohadilla o caja del cristal), debe haber una conexión segura entre el pin del cristal y la almohadilla de PCB, pero el problema aún permanece.

Otro problema es que experimenté en 4 placas que funcionan después de volver a aplicar la soldadura debajo de ellas, pero cuando las pruebo al día siguiente, el cristal tiene el mismo problema.

Pregunta 1 ¿Alguien ha experimentado un problema similar o podría pensar cuál podría ser el problema real?

Pregunta.2 Los paneles estarán en el campo, me preocupa que funcionen aquí, pero tengo problemas cuando el cliente necesita usarlos. La forma en que los pruebo es iniciar los módulos en parejas veces al día y observar si hay alguna falla y extender esta prueba a una semana. ¿Hay algún método / técnica para probar (u obtener indicación) si el cristal probablemente funcionará bien en la función cercana

• Inspeccioné los PCB con un microscopio para comprobar que no hay cortocircuito entre ningún rastro o que no hay ninguna conexión de soldadura desde la carcasa del cristal a ninguna ruta.
• En los tableros problemáticos, volví a colocar el cristal con los que quité del tablero que funciona bien, por lo tanto, no debería ser un problema componente
• Limpié los residuos de fundente en PCB pero no cambia el resultado
• Busqué si hay un procedimiento / técnica especial para soldar ese tipo de cristales SMD pero no pude encontrar ninguna información relacionada.

EDITAR Intenté colocar valores de condensador diferentes pero no me ayudó.

EDIT2 Aquí está la vista gerber del diseño de referencia de TI, ya que es un cristal opcional, está conectado a través de resistencias de 0 ohmios (R451, R441)

Su diseño se ve mucho peor en la captura de pantalla de lo que realmente es con el vertido en el suelo, sin embargo, todavía trataría de aislar el retorno al suelo de los límites de carga y hacer que vuelva al suelo en el chip. También me gustaría ver una conexión a tierra debajo de las tapas y el cristal (tal vez usted tenga una) y conectada al mismo punto de conexión a tierra que las tapas de carga.

Ese no es probablemente su problema, parece que hay varias posibilidades. Primero, la carcasa metálica del cristal puede estar en cortocircuito o hay algún problema con la PCB. Su descripción tiende a indicar que no.

Este es un cristal de nivel de potencia extremadamente bajo (unidad de 100nW, unidad máxima de 500nW). Asegúrese de que esté bien adaptado a su chip. No puede cambiar las capacidades de carga de todas formas si desea una sincronización precisa (se requiere +/- 40 ppm), pero asegúrese de que sean apropiadas (si no hay límites dentro del chip, generalmente deberían ser unos pF menos del doble la capacidad especificada para el cristal, esa hoja de datos muestra varios valores posibles para ese cristal). Debe probar las placas para el arranque a temperaturas extremas: el arranque marginal a temperatura ambiente indica un problema probable relacionado con la gm del chip, y eso cambia con la temperatura.

Finalmente (¡ y quizás la mejor noticia! ), Si su ensamblador está usando un flujo no limpio, y especialmente si el chip tiene una potencia extremadamente baja, apuesto a que ese es exactamente su problema. Eliminar el residuo requiere un solvente fuerte y fregar. Volver a soldar las piezas puede afectar los residuos y permitirles comenzar a trabajar nuevamente.

Editar: sospecharía que el residuo del fundente no está limpio, es extremadamente difícil de eliminar. También puede comparar los valores de límite de carga y las especificaciones del cristal Epson que está utilizando con el cristal utilizado en el diseño de referencia de TI para ver si algo sobresale. Pero también frote la parte superior de esa placa en el área de cristal con un poco de limpiador solvente de PCB y un cepillo de dientes. El solvente solo (incluso algo tan desagradable como el diluyente de laca) no es suficiente.

Usted menciona que el oscilador comienza cuando lo toca con pinzas. Eso me indica que tal vez necesites un poco más de capacidad en uno o en ambos (depende de cómo funcione este oscilador en particular) de los pines del cristal. Estoy hablando de "(3) capacitancia de carga" en la hoja de datos. ¿Hay condensadores de carga conectados a este cristal? Si no, comenzaría con 10 pF, si lo hay, aumente su valor con 10 pF.

Me resulta difícil creer que tenga algo que ver con PCB, en mi experiencia soldar un cristal en una PCB no debería ser tan problemático. Principalmente uso aire caliente para cristales tan pequeños y eso casi siempre funciona bien.

¿Cuál es el reloj que se supone que debe administrar esta placa?

Parece que es un problema con los condensadores. Cuando tocas un terminal, las cosas funcionan debido a tu capacidad. ¿Son correctos los valores del condensador de cristal? ¿Has intentado volver a soldar (solo recalentar los terminales) los condensadores?

Los cristales de 3 terminales pueden comportarse de manera más adecuada, especialmente para circuitos de alta frecuencia. También debe desear (según la velocidad del reloj) que coincida (y reducir al mínimo posible) la longitud de las huellas de cristal. Siempre comience a enrutar desde GND, Vcc y el reloj.