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陰魂不散的電容裂紋

多層片式陶瓷電容器MLCC(貼片電容)的裂紋及其產生原因已探討多年,存在裂紋的電容往往表現為漏電流上升、間斷性的開路或短路,亦有表現為無不良質量的情況,常見的通電后擊穿現象大多是裂紋原因某些時候在某些應用場合和能量條件,這些缺陷會導致災難性失效。事實上裂紋會發生在SMT表面貼裝過程中的元件拾放、焊接和焊接后手工分拆裝配過程,掌握應用裝配過程和最終產品組成對避免裂紋是非常必要的。

過去二十年,主要工作是改變電容發生裂紋的情形,改良的SMT吸拾、放置和裝配,事實上已切斷了引起裂紋的的源頭。隨著機器設備設計人員明顯感受到電容裂紋的嚴重性,并把它從其中一個源頭上消除。

上板時焊接條件不當是MLCC裂紋產生的重要原因。陶瓷貼片電容(MLCC)陶瓷和金屬的結合體。陶瓷體部分熱傳導性極差,受到急冷和急熱的情況下,陶瓷體容易產生宏觀裂紋。金屬內電極部分的熱傳導性很好,熱膨脹系數較大,在受熱的情況下,金屬部分和陶瓷部分存在一定程度膨脹不一致的情況,從而出現內部應力,容易造成瓷體微裂紋。大尺寸MLCC現況更為明顯。所以在焊接時需要特別注意以下幾點:預熱時間要充分、預熱溫度盡量高、焊接溫度盡量低。

波峰焊設備的制造商和用戶現在能更好地掌控產生熱沖擊的源頭,大部分的波峰焊機器具有足夠的預熱控制且已經把裂紋源頭最小化(除大規格尺寸外,如18124525)以上,或是厚型產品,厚度大于1.25mm)。

但近年來伴隨我們的是PCB板彎曲引起的電容裂紋,在焊接后手工分板過程和測試、裝配過程,工業標準集團和生產商現有的彎曲標準規范是以前為引線型陶瓷電容做的,但PCB彎曲度或撓度經常超出片式電容器的承受范圍。

今天同過去一樣,板彎曲是引起電容裂紋的最主要原因,設計者必須理解PWB(印刷電路板)設計是如何影響裝配和可靠性的。片式陶瓷電容必須與易彎曲部分隔離,諸如板角、板邊、連接器,大體積元件如電感(變壓器)和安裝孔。

JIS-C-6429CECC32100中抗彎曲試驗用于評測片式電容端頭到瓷體的性能。該測試標準下,一塊厚1.6mm的測試板,長90mm,電容通過回流焊,焊接后板中心平行于長軸,背面的沖頂力以1mm/second的速度施加,通過連續測試容量監控用于觀測是否發現缺陷和容量下降。

很難克服PCB向下彎曲問題,因為固定夾具難以保證PCB板不彎,此外在PWB上芯片端頭周圍位置也是不連續的。在PCB設計過程中應做一些調整去減少彎曲裂紋。

 

              PCB彎曲引起的電容裂紋

 


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2011-11-08 17:21

樓主說得很刻觀...

頂一下..

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2011-11-08 23:03
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2011-11-08 23:22

學習啦!

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cheng111
LV.11
5
2011-11-09 11:43
布板的時候有很多注意的。特別是小板的拼版
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rsgw40
LV.2
6
2011-11-09 14:38
很到位,剛遇到一個這樣的問題,原來以為是廠家的問題,現在看來制造環節也脫不了干系。
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2011-11-09 15:06
@rsgw40
很到位,剛遇到一個這樣的問題,原來以為是廠家的問題,現在看來制造環節也脫不了干系。
是的..
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jmsanjv
LV.3
8
2011-11-26 08:56
@cheng111
布板的時候有很多注意的。特別是小板的拼版

近兩年接到不良反饋,大部分是手工分板時彎曲應力引起電容微紋導致通電失效。不良率一般1~3%,嚴重的達10%.

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ctx1211
LV.7
9
2011-11-26 11:21
學習了,看來樓主對于電子產業制造心得深有體會啊
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ctx1211
LV.7
10
2011-11-26 11:24
@jmsanjv
近兩年接到不良反饋,大部分是手工分板時彎曲應力引起電容微紋導致通電失效。不良率一般1~3%,嚴重的達10%.

電容大部分的失效與機械應力有關系,比如45度角裂紋為典型的機械應力,還有如果裂紋形貌為從外部裂紋燒毀點外四周發散,可能為撞擊導致。

電容裂紋跟溫度過高有沒有關系呢?

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cheng111
LV.11
11
2011-11-26 13:23
@ctx1211
電容大部分的失效與機械應力有關系,比如45度角裂紋為典型的機械應力,還有如果裂紋形貌為從外部裂紋燒毀點外四周發散,可能為撞擊導致。電容裂紋跟溫度過高有沒有關系呢?
應該是先有機械應力作用,到高溫的時候就會失效。以前我們就遇到過。
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cheng111
LV.11
12
2011-11-26 13:24
@rsgw40
很到位,剛遇到一個這樣的問題,原來以為是廠家的問題,現在看來制造環節也脫不了干系。
改PCB的布局和電容的方向。
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jmsanjv
LV.3
13
2011-11-29 12:02
@ctx1211
電容大部分的失效與機械應力有關系,比如45度角裂紋為典型的機械應力,還有如果裂紋形貌為從外部裂紋燒毀點外四周發散,可能為撞擊導致。電容裂紋跟溫度過高有沒有關系呢?

對大規格或厚型產品,焊接方式不同瓷體內外溫差不周,其熱裂紋發生的機率也不同。這類熱裂紋有時是微裂紋,很難發現,甚至有時通電使用一段時間后才會擊穿失效。

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ncy231
LV.7
14
2011-11-29 15:40
@jmsanjv
近兩年接到不良反饋,大部分是手工分板時彎曲應力引起電容微紋導致通電失效。不良率一般1~3%,嚴重的達10%.
之前沒有注意到,如果不了解的話,出現這個問題,通電前發現不了,通電后不好排查
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cheng111
LV.11
15
2011-11-30 23:10
@ncy231
之前沒有注意到,如果不了解的話,出現這個問題,通電前發現不了,通電后不好排查
這個可能只是在高溫的時候才會出現這樣的問題,而且壞的概率還比較高。
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