詳解：MLCC電容制造過程中易造成裂紋的原因
2018-06-22 瀏覽量：6304
來源：大比特商訊
MLCC(片狀多層陶瓷電容)現(xiàn)在已經(jīng)成為了電子電路最常用的元件之一。有些公司在MLCC的應(yīng)用上也會有一些誤區(qū)，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(yīng)用時一定要注意。以下談?wù)凪LCC制造過程中易造成裂紋的原因。
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（典型案例圖示）
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，貼片電容MLCC現(xiàn)在已可以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(chǎn)生裂紋。另外同樣材質(zhì)、尺寸和耐壓下的貼片電容MLCC，容量越高，層數(shù)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(zhì)、容量和耐壓時，尺寸小的電容要求每層介質(zhì)更薄，導(dǎo)致更容易斷裂。裂紋的危害是漏電，嚴重時引起內(nèi)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(shè)備出廠檢驗時可能發(fā)現(xiàn)不了，到了客戶端才正式暴露出來。所以防止貼片電容MLCC產(chǎn)生裂紋意義重大。
當貼片電容MLCC受到溫度沖擊時，容易從焊端開始產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)生應(yīng)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，在貼片電容MLCC焊接過后的冷卻過程中，貼片電容MLCC和PCB的膨脹系數(shù)不同，于是產(chǎn)生應(yīng)力，易導(dǎo)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(fā)加工的電子廠家，有的產(chǎn)品量特少，貼片外協(xié)廠家不愿意接這種單時，只能手工焊接;樣品生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量等等。最好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(yīng)力也容易引起MLCC產(chǎn)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(guān)系。在生產(chǎn)過程中，凡是PCB可能產(chǎn)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(chǎn)生形變。另外半成品PCB板不能直接疊放，等等。
以上就是MLCC在制作過程中易造成裂紋的原因。美信檢測專注于MLCC產(chǎn)品焊接工藝評定，幫助評定施焊單位是否有能力焊出符合相關(guān)國家或行業(yè)標準、技術(shù)規(guī)范所要求的焊接接頭；驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝指導(dǎo)書是否正確；為制定正式的焊接工藝指導(dǎo)書或焊接工藝卡提供可靠的技術(shù)依據(jù)；考核焊工能力等。
同時，當電容產(chǎn)品出現(xiàn)失效現(xiàn)象后，我們可以對失效樣品進行失效分析，借助各種測試分析技術(shù)和分析程序確認MLCC產(chǎn)品的失效現(xiàn)象，分辨其失效模式和失效機理，確認最終的失效原因，提出改進設(shè)計和制造工藝的建議，防止失效的重復(fù)出現(xiàn)，提高產(chǎn)品可靠性。
主要失效模式（但不限于）
開路、短路、燒毀、漏電、功能失效、電參數(shù)漂移、非穩(wěn)定失效等。
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常用失效分析技術(shù)手段
電測：連接性測試、電參數(shù)測試、功能測試
無損分析技術(shù)：X射線透視技術(shù)、三維透視技術(shù)、反射式掃描聲學(xué)顯微技術(shù)（C-SAM）
制樣技術(shù)：
開封技術(shù)（機械開封、化學(xué)開封、激光開封）
去鈍化層技術(shù)（化學(xué)腐蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層）
微區(qū)分析技術(shù)（FIB、CP）
顯微形貌像技術(shù)：光學(xué)顯微分析技術(shù)、掃描電子顯微鏡二次電子像技術(shù)、電子元器件失效分析
失效定位技術(shù)：顯微紅外熱像技術(shù)(熱點和溫度繪圖)、液晶熱點檢測技術(shù)、光發(fā)射顯微分析技術(shù)(EMMI)
失效復(fù)現(xiàn)/驗證
表面元素分析：
掃描電鏡及能譜分析（SEM/EDS）
俄歇電子能譜分析（AES）
X射線光電子能譜分析（XPS）
二次離子質(zhì)譜分析（SIMS）
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