貼片電容斷裂
正如電容在元器件數量方面占的統治地位,多層陶瓷電容 (MLCC)因為其高可靠性及低成本被普遍應用于電路設計。有人以為MLCC是很簡單的元件,所以工藝要求不高.其實,MLCC是很脆弱的元件,應用時一定要注意。破裂成為貼裝到電路板上的 MLCC 的普遍的失效模式。
MLCC廠家在生產過程中,如果工藝不好,就有可能會有隱患.比如介質空洞、燒結紋裂、分層等都會帶來隱患.這點只能通過篩選優秀的供應商來保證(后面還會談到供應商選擇問題)。
MLCC現在做到幾百層甚至上千層了,每層是微米級的厚度.所以稍微有點形變就容易使其產生裂紋.另外同樣材質、尺寸和耐壓下的MLCC,容量越高,層數就越多,每層也越薄,于是越容易斷裂.另外一個方面是,相同材質、容量和耐壓時,尺寸小的電容要求每層介質更薄,導致更容易斷裂.裂紋的危害是漏電,嚴重時引起內部層間錯位短路等安全問題.而且裂紋有一個很麻煩的問題是,有時比較隱蔽,在電子設備出廠檢驗時可能發現不了,到了客戶端才正式暴露出來.所以防止MLCC產生裂紋意義重大。
二、當元器件焊接到電路板后,這些失效通常由機械破壞產生;當電路板誤操作或在極其苛刻的環境條件下組裝,也會導致失效。 就是陶瓷本身的熱脆性和機械應力脆性的故有可靠性,導致電子設備廠在使用MLCC時,使用不當也容易失效。
MLCC受到溫度沖擊時,容易從焊端開始產生裂紋.在這點上,小尺寸電容比大尺寸電容相對來說會好一點,其原理就是大尺寸的電容導熱沒這么快到達整個電容,于是電容本體的不同點的溫差大,所以膨脹大小不同,從而產生應力.這個道理和倒入開水時厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一樣.另外,在MLCC焊接過后的冷卻過程中,MLCC和PCB的膨脹系數不同,于是產生應力,導致裂紋.要避免這個問題,回流焊時需要有良好的焊接溫度曲線.如果不用回流焊而用波峰焊,那么這種失效會大大增加.MLCC更是要避免用烙鐵手工焊接的工藝.然而事情總是沒有那么理想.烙鐵手工焊接有時也不可避免.比如說,對于PCB外發加工的電子廠家,有的產品量特少,貼片外協廠家不愿意接這種單時,只能手工焊接;樣品生產時,一般也是手工焊接;特殊情況返工或補焊時,必須手工焊接;修理工修理電容時,也是手工焊接.無法避免地要手工焊接MLCC時,就要非常重視焊接工藝。
首先必須告知工藝和生產人員電容熱失效問題,讓其思想上高度重視這個問題.其次,必須由專門的熟練工人焊接.還要在焊接工藝上嚴格要求,比如必須用恒溫烙鐵,烙鐵不超過315°C(要防止生產工人圖快而提高焊接溫度),焊接時間不超過3秒選擇合適的焊焊劑和錫膏,要先清潔焊盤,不可以使MLCC受到大的外力,注意焊接質量,等等.優秀的手工焊接是先讓焊盤上錫,然后烙鐵在焊盤上使錫融化,此時再把電容放上去,烙鐵在整個過程中只接觸焊盤不接觸電容(可移動靠近),之后用類似方法(給焊盤上的鍍錫墊層加熱而不是直接給電容加熱)焊另一頭。
機械應力也容易引起MLCC產生裂紋.由于電容是長方形 的(和PCB平行的面),而且短的邊是焊端,所以自然是長的那邊受到力時容易出問題.于是,排板時要考慮受力方向.比如分板時的變形方向于電容的方向的關系.在生產過程中,凡是PCB可能產生較大形變的地方都盡量不要放電容.比如PCB定位鉚接、單板測試時測試點機械接觸等等都會產生形變.另外半成品PCB板不能直接疊放.等等。
貼片電容由于斷裂導致的失效,究其原因主要來自兩個大的方面:
一、貼片電容工廠的生產工藝MLCC廠家在生產過程中,如果工藝不好,就有可能會有隱患.比如介質空洞、燒結紋裂、分層等都會帶來隱患.這點只能通過篩選優秀的供應商來保證(后面還會談到供應商選擇問題)。
MLCC現在做到幾百層甚至上千層了,每層是微米級的厚度.所以稍微有點形變就容易使其產生裂紋.另外同樣材質、尺寸和耐壓下的MLCC,容量越高,層數就越多,每層也越薄,于是越容易斷裂.另外一個方面是,相同材質、容量和耐壓時,尺寸小的電容要求每層介質更薄,導致更容易斷裂.裂紋的危害是漏電,嚴重時引起內部層間錯位短路等安全問題.而且裂紋有一個很麻煩的問題是,有時比較隱蔽,在電子設備出廠檢驗時可能發現不了,到了客戶端才正式暴露出來.所以防止MLCC產生裂紋意義重大。
二、當元器件焊接到電路板后,這些失效通常由機械破壞產生;當電路板誤操作或在極其苛刻的環境條件下組裝,也會導致失效。 就是陶瓷本身的熱脆性和機械應力脆性的故有可靠性,導致電子設備廠在使用MLCC時,使用不當也容易失效。
MLCC受到溫度沖擊時,容易從焊端開始產生裂紋.在這點上,小尺寸電容比大尺寸電容相對來說會好一點,其原理就是大尺寸的電容導熱沒這么快到達整個電容,于是電容本體的不同點的溫差大,所以膨脹大小不同,從而產生應力.這個道理和倒入開水時厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一樣.另外,在MLCC焊接過后的冷卻過程中,MLCC和PCB的膨脹系數不同,于是產生應力,導致裂紋.要避免這個問題,回流焊時需要有良好的焊接溫度曲線.如果不用回流焊而用波峰焊,那么這種失效會大大增加.MLCC更是要避免用烙鐵手工焊接的工藝.然而事情總是沒有那么理想.烙鐵手工焊接有時也不可避免.比如說,對于PCB外發加工的電子廠家,有的產品量特少,貼片外協廠家不愿意接這種單時,只能手工焊接;樣品生產時,一般也是手工焊接;特殊情況返工或補焊時,必須手工焊接;修理工修理電容時,也是手工焊接.無法避免地要手工焊接MLCC時,就要非常重視焊接工藝。
首先必須告知工藝和生產人員電容熱失效問題,讓其思想上高度重視這個問題.其次,必須由專門的熟練工人焊接.還要在焊接工藝上嚴格要求,比如必須用恒溫烙鐵,烙鐵不超過315°C(要防止生產工人圖快而提高焊接溫度),焊接時間不超過3秒選擇合適的焊焊劑和錫膏,要先清潔焊盤,不可以使MLCC受到大的外力,注意焊接質量,等等.優秀的手工焊接是先讓焊盤上錫,然后烙鐵在焊盤上使錫融化,此時再把電容放上去,烙鐵在整個過程中只接觸焊盤不接觸電容(可移動靠近),之后用類似方法(給焊盤上的鍍錫墊層加熱而不是直接給電容加熱)焊另一頭。
機械應力也容易引起MLCC產生裂紋.由于電容是長方形 的(和PCB平行的面),而且短的邊是焊端,所以自然是長的那邊受到力時容易出問題.于是,排板時要考慮受力方向.比如分板時的變形方向于電容的方向的關系.在生產過程中,凡是PCB可能產生較大形變的地方都盡量不要放電容.比如PCB定位鉚接、單板測試時測試點機械接觸等等都會產生形變.另外半成品PCB板不能直接疊放.等等。