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多層瓷介電容器(MLCC),具有體積小、單位體積容量大、穩(wěn)定性高、沒有極性便于安裝等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天、軍事通訊、雷達(dá)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。上期我們介紹瓷介質(zhì)電容器不能耐受瞬變的溫度過應(yīng)力(如:電裝焊接溫度過高、電容器焊接前沒有預(yù)加熱等)熱應(yīng)力失效及解決措施。這期將分析瓷介電容器不能耐受機(jī)械應(yīng)力(如:環(huán)氧樹脂的熱脹冷縮應(yīng)力,安裝部位印制板變形應(yīng)力或受到外來不明機(jī)械應(yīng)力等)機(jī)械應(yīng)力引起的失效及解決措施。

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

1、機(jī)械應(yīng)力引起的失效
(1)安裝前
?(a)機(jī)械吸片使用不當(dāng)
這類缺陷主要是由于真空吸拾頭位置過低,在吸拾電容器時(shí)時(shí)直接打在了陶瓷電容器的上表面,裂紋基本只在元件的中心位置或附近出現(xiàn),產(chǎn)品清面隱隱約約的圓環(huán)形或新月形的淺色帶,見下圖2。

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

這種裂縫很難被發(fā)現(xiàn),通常都只在電容器表面而已,只有當(dāng)我們做了DPA之后,才可能看到破損的細(xì)節(jié)圖片。

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

(b)安裝前產(chǎn)品碰撞或跌落在地

碰撞可能在產(chǎn)品的瓷體上形成微裂紋,通常肉眼很難發(fā)現(xiàn),但已經(jīng)降低了瓷體的機(jī)械強(qiáng)度。在安裝過程中,受到熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力,產(chǎn)品沿著原有的微裂紋開裂程度加劇,或在原有裂紋的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的裂紋。

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※解決措施:

在貼片時(shí),調(diào)整吸嘴的吸力,避免吸嘴接觸電容;

★ 跌落在地的產(chǎn)品不要使用;

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試時(shí),也要輕拿輕放,避免產(chǎn)品之間的互相碰撞;

安裝好的印刷基板在運(yùn)輸和存放的過程中也盡量輕拿輕放。

(2)安裝后

安裝在電路板上的電容會(huì)受到多種壓縮應(yīng)力、拉伸應(yīng)力,如下圖5所示。

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(a)焊料過多

焊接時(shí),產(chǎn)品兩端的焊料不均勻,使得兩邊受到的收縮應(yīng)力不一致,從而使安裝在基板上電容受到了較大的扭曲應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。這類裂紋往往出現(xiàn)在電容與基板的結(jié)合處,延伸到端頭部位呈45度角,這種是典型的機(jī)械應(yīng)力裂紋。

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(b)電路板的彎曲

電路板在切割、測(cè)試、背面組件和連接器安裝及最后封裝時(shí),若焊接后的電容受到扭曲力,下圖7、8是電容受力示意圖。

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

從圖9可以看出,應(yīng)力的起點(diǎn)也在于電容器與基本的結(jié)合處,在應(yīng)力的作用下,出現(xiàn)呈45度角的裂紋。下圖10是因基板過大彎曲而產(chǎn)生裂紋電容器的內(nèi)部圖。

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※解決措施:

★片式電容器兩端的焊錫量不得超過其本體高度,焊料控制以電容器厚度的1/3~1/2為宜,如下右圖11(即H=1/3W~1/2W)。

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★基板上電容器的配置將會(huì)影響彎曲時(shí)施加于電容器的應(yīng)力。分折印刷基板時(shí),貼片電容受到的疲勞是按照“分折、剪切、V型槽、穿孔”逐漸增大的。因此,貼裝時(shí)應(yīng)該考慮印刷基板的分折過程。在這張圖中,電容E受到的機(jī)械應(yīng)力最小。而電容A的位置是我們最不推薦的,離分割面太近,且為垂直安裝,在基板分折時(shí),電容器會(huì)受到軸向的力,從而引起電容產(chǎn)生裂紋或斷裂。分割時(shí),電容器所受機(jī)械的負(fù)荷壓力 A>B=C>D>E

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

(3)徑向引線電容

徑向引線電容以直插的方式安裝后,與片式電容相比失效的分險(xiǎn)可大大地降低,但值得注意的是,對(duì)于這種徑向引線電容器,安裝前后,如果引線受到較大應(yīng)力,產(chǎn)品端面易受損從而導(dǎo)致瓷體破裂會(huì)引起失效。

多層瓷介電容機(jī)械應(yīng)力引起失效模式及解決措施

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作者 gan, lanjie

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