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smt贴片mlcc失效风险

作者:handler人气:533发表时间:2020-01-19 15:36

片式陶瓷电容器是以陶瓷材料为绝缘介质制成的,其内部由多个电容器的错位和叠加构成,smt贴片简称MLCC。MLCC具有体积小、smt贴片单位体积电容大、温度等环境因素对性能影响小等优点,广泛应用于军事通信、雷达、炮弹引信、航空航天、武器系统等领域。

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为了适应集成电路和表面贴装技术的发展,多层陶瓷电容器正朝着大容量、小型化方向发展,努力制造多层、薄介质层的多层陶瓷电容器。然而,随着MLCC的体积越来越小、厚度越来越薄,MLCC的装配变得越来越困难,容易发生失效。本文从优化生产工艺和改进设计入手,总结了MLCC在安装焊接过程中的失效,最终实现了MLCC的高可靠性安装焊接。

MLCC故障类型

图1。MLCC在焊接过程中常见的失效类型。

板弯曲破坏

板材弯曲失效,又称45°角失效。如金相剖面图所示,如图2所示,在陶瓷体和金属电极的交界处,大致有45°角的裂纹线通常向上倾斜。经过温度冲击和振动试验,电流集中在裂纹上,使裂纹逐渐升温。温度过高,内电极熔化,瓷体向外膨胀,最终爆裂。

图2

板料弯曲成形失效的原因主要是在组装过程中,PCB弯曲或焊后PCB受到外力、MLCC电极和陶瓷介电系数的热膨胀,最终使焊接端产生相反方向的机械应力,如图3所示,电容器中的应力集中薄弱部位,一般在瓷体与金属电极相交处,最后出现裂纹。

图3

在生产装配过程中,板材弯曲失效主要发生在装配段、PCB焊接、机械安装等环节。

热冲击失效

MLCC焊接时,由于内外陶瓷的膨胀范围不同,焊接端容易形成电弧状裂纹。图4显示了MLCC热冲击失效的外观,图5显示了热冲击失效的DPA。

图4。

图5

热冲击失效的主要原因是温度曲线的缺陷、焊接过程或焊后温度突变的变化,以及在未充分考虑器件温度特性的情况下选择不合适的工艺方法。

在生产装配过程中,热冲击失效主要发生在波峰焊、补焊、手工焊等环节。

机械故障

MLCC是由多个电容错位叠加而成。陶瓷材料本身特性脆弱,多层叠加后,在外力的作用下容易断裂而引起电容失效。

在生产装配过程中,机械损伤引起的失效主要发生在零件翻转、表面贴装、手工焊接、PCB清洗等环节。

1) 设备翻转:设备敲击、跌落,可能导致开裂

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