Leiterplattentechnisch - Analyse möglicher Ursachen für PCBA MLCC Ruptur

Mögliche Gründe für den Bruch von PCBA MLCC Mehrschichtige Keramikkondensatoren

Im Allgemeinen Kondensatoren (Mikrorisse) produzieren die meisten von ihnen ein offenes Kreislaufphänomen und bewirken, dass der Isolationswiderstand (IR, Isolationswiderstand) steigt. Wenn ein Mikroriss an der Hand auftritt, ist es in der Tat üblich, dass der Isolationswiderstand klein wird, was zu einem Kurzschlussphänomen des Stromlecks führt. Die Ursache kann auf das Schicht-zu-Schicht-Kurzschlussphänomen zurückzuführen sein, wenn die Schichtstruktur gebrochen ist.

Wenn Sie sich über die Struktur von MLCC nicht sehr klar sind, wird empfohlen, zuerst den Artikel zu lesen, der veröffentlicht wurde, bevor Sie die Struktur und den Prozess von Mehrschicht-Keramikkondensatoren (MLCC) einführen.

Sprechen wir über die möglichen Ursachen von Mikrorissen im Allgemeinen "mehrschichtige Keramikkondensatoren".

Die Ursachen der MLCC-Ruptur können grob in die folgenden drei Richtungen unterteilt werden:

Wärmeschockfehler (Wärmeschock)

Äußerer Defekt, Überspannungsfehler (Extrinsischer Defekt, Überspannungsfehler)

Intrinsic Defect

Das Versagensprinzip des Thermal Schock:

Wenn die Temperatur um die Leiterplattenteile steigt und fällt zu schnell, Wärmeschock entsteht, wie Wellenlöten, Reflow, Nachbesserung, oder reparieren.

Die hohe Temperatur. Dies liegt daran, dass bei der Herstellung von mehrschichtigen Keramikkondensatoren, eine Vielzahl von verschiedenen kompatiblen Materialien verwendet werden. Diese Materialien haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften unterschiedliche Koeffizienten der Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit. Wenn diese verschiedenen Materialien gleichzeitig im Kondensator vorhanden sind Wenn sich die Innentemperatur schnell ändert, unterschiedliche Verhältnisse der Volumenänderungen werden gebildet, sich gegenseitig drücken und ziehen, und schließlich verursacht das Phänomen des PCB-Risses.

Diese Art von Rissen tritt oft vom schwächsten Teil der Struktur oder von der Stelle auf, an der die strukturelle Spannung am stärksten konzentriert ist. Es tritt normalerweise in der Nähe des exponierten Endes auf, das die zentrale keramische Schnittstelle verbindet, oder wo die größte mechanische Spannung erzeugt werden kann (normalerweise wo der Kristall am härtesten ist).

1. Risse in Form von Nägeln oder U-förmig.

Der MLCC hat die Form eines Nagels oder U-förmigen Risses.

2. Ein kleiner Riss im Kondensator versteckt.

3. Der exponierte zentrale Teil oder die untere Hälfte der Verbindung zwischen dem zentralen keramischen Ende und dem exponierten Ende beginnt zu knacken, und dann breitet er sich zusammen mit der Verzerrung aus, wenn sich die Temperatur ändert oder während der nachfolgenden Montage.

MLCC-Wärmeschockknacken

Die erste Art von Rissen ist wie ein Nagel oder U-förmiger Riss und die zweite Art von Mikrorissen, die innen versteckt sind. Der Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass letztere weniger beansprucht ist und die resultierenden Risse relativ gering sind. Die erste Art von Rissen Offensichtlich kann sie im Allgemeinen in der Metallographie nachgewiesen werden, während die zweite Art nur dann detektiert werden kann, wenn sie sich bis zu einem gewissen Grad entwickelt hat.

(Anmerkung: "Metallographisch" bezieht sich auf das Strukturbild von Metall unter einem Hochleistungsmikroskop)

Das Fehlerprinzip der PCB-Überbelastung:

Verzerrung und Bruch werden in der Regel durch äußere Kräfte verursacht (extrinsische). Diese Situation tritt normalerweise während der Montage von SMT oder des gesamten Produkts auf. Die möglichen Gründe sind wie folgt:

1. Die Pick-und-Place-Maschine (Pick-und-Place-Maschine) greift die Teile falsch und verursacht Risse. Wenn die SMT-Bestückungsmaschine Teile pickt und platziert, wird ihre Zentrierbacke durch Verschleiß, falsche Ausrichtung oder Neigung verursacht. Der konzentrierte Druck der Mittelklaue verursacht einen großen Druck oder Schnittkraft und bildet dann einen Bruchpunkt. Solche Risse sind im Allgemeinen sichtbare Oberflächenrisse oder interne Risse zwischen 2- bis 3-Elektroden; Oberflächenrisse folgen im Allgemeinen der stärksten Drucklinie und der Richtung der keramischen Verschiebung. Die aktuellen neuen SMT-Maschinen verwenden diesen Zentrierbackendesignmechanismus nicht mehr.

2. Wenn während des Montageprozesses des Kondensators die Teile aufnimmt oder die Teile zu viel platziert, können die Teile gebogen und verformt werden und Risse auftreten. Diese Art des Bruchs bildet im Allgemeinen eine runde oder halbmondförmige Vertiefung auf der Oberfläche des Teils und hat eine nicht runde Kante. Und der Durchmesser dieses Halbmonds oder kreisförmigen Risses ist der gleiche wie die Größe der Düse. Eine andere Art von Spannungsriss kann auch durch die Beschädigung des Düsenkopfes verursacht werden. Die Risse erstrecken sich von einer Seite der Mitte des Bauteils auf die andere. Diese Risse können sich auf die andere Seite des Bauteils ausbreiten, und die rauen Risse können dazu führen, dass der Boden des Kondensators gebrochen ist.

3. Das entsprechende Landmuster-Layout ist nicht einheitlich in der Größe (einschließlich eines Pads ist mit einer großen Fläche von Kupferfolie verbunden, und das andere Pad nicht), oder die Lötpaste ist während des Drucks asymmetrisch. Es ist auch leicht, verschiedenen thermischen Ausdehnungskräften beim Durchlaufen durch einen Reflow-Ofen ausgesetzt zu werden, so dass eine Seite durch eine größere Zug- oder Druckkraft angehoben wird, was zu Rissen führt.

4. Der thermische Schock des Schweißprozesses und das Biegen und Verformen des Substrats nach dem Schweißen können auch leicht zu Rissen führen.

4.1 Während des Wellenlötens des Kondensators können die Vorwärmtemperatur, unzureichende Zeit oder zu hohe Temperatur während des Lötens auch leicht zu Rissen führen.

4.2 Während des PCB-Nachbesserungsprozesses kontaktiert der Lötkolbenkopf direkt den Kondensatorkörper, wodurch lokale Überhitzung oder übermäßiger Druck verursacht wird, der auch leicht zu Rissen führen kann.

4.3 Nachdem das Schweißen abgeschlossen ist, ist es einfach, Risse zu verursachen, wenn das Substrat gebogen wird, wenn das Brett geschnitten wird oder die ganze Maschine montiert wird.

Wenn die Platte unter Einwirkung mechanischer Kraft gebogen und verformt wird, wird der bewegliche Bereich der Keramik durch die Endposition und die Lötstellen begrenzt, und der Riss bildet sich außerhalb der Abschlussschnittstelle der Keramik. Dieser Riss beginnt aus der geformten Position, aus einem 45°-Winkel. Die Beendigung breitete sich aus.

Verzerrung und Bruchversagen. Bei dem durch die SMT-Stufe verursachten Bruchfehler kann der Bruch, wenn der Bruch gering ist, nicht durch Metallographie erkannt werden. Der Bruch und die Verzerrung, die durch die Fertigungsstufe nach SMT verursacht wird, können definitiv durch die Metallographie detektiert werden.

MLCC Materialversagen und -bruch

MLCC Materialfehler werden im Allgemeinen in drei Hauptkategorien von Fehlern unterteilt. Solche Ausfälle entstehen normalerweise durch den internen Ausfall des Kondensators und sie reichen aus, um die Zuverlässigkeit des Produkts zu beschädigen. Solche Probleme werden in der Regel durch den MLCC-Prozess oder unsachgemäße Materialauswahl verursacht. Ursache.

1. Ausfall zwischen Elektroden und Bruch der Bindungsleitung (Delamination).

Solche Defekte bilden meist größere Risse. Der Hauptgrund ist, dass die hohen Hohlräume der Keramik oder die Hohlräume zwischen der dielektrischen Schicht und der gegenüberliegenden Elektrode dazu führen, dass die dielektrische Schicht zwischen den Elektroden reißt, was zu einer potenziellen Leckkrise führt.

T8 MLCC schlägt zwischen Elektroden fehl und die Bindungsleitung wird unterbrochen. Ausfall zwischen MLCC-Elektroden und Bruch der Bindungsleitung.

2. Leere.

Löcher treten in der Regel zwischen zwei benachbarten Innenelektroden auf, manchmal sogar so groß wie mehrere Elektroden. Solche Defekte verursachen oft Kurzschlüsse zwischen Elektroden und Leckströmen. Wenn eine große Lücke erzeugt wird, kann sie auch seinen Kapazitätswert beeinflussen und verringern.

Der Grund für diese Art von Defekt liegt in der Regel in der unsachgemäßen Prozesskontrolle von MLCC, wie Fremdkörperkontamination oder schlechtes Sintern von Keramikkondensatorpulver.

MLCC-Löcher treten im Allgemeinen zwischen zwei benachbarten internen Elektroden auf, manchmal sogar so groß wie mehrere Elektroden. Solche Defekte verursachen oft Kurzschlüsse zwischen Elektroden und Leckstrom. MLCC Löcher. Die Ursache solcher Defekte liegt in der Regel in der Prozesskontrolle von MLCC, wie Fremdkörperkontamination oder schlechtes Sintern von Keramikkondensatorpulver.

3. Riss abfeuern.

Die Rissrichtung des Verbrennungsrisses ist senkrecht zur Elektrode (Elektroden), und das meiste davon wird von der Elektrodenkante oder dem Anschluss reißen.

Solche Defekte verursachen in der Regel übermäßige Stromleckagen und beschädigen die Zuverlässigkeit der Komponenten.

Der Grund für diesen Bruch ist vor allem die übermäßige Abkühlung des MLCC-Herstellungsprozesses.

Abschließend:

Durch Wärmeschock verursachte Risse breiten sich von der Oberfläche des Kondensators bis ins Innere des Bauteils aus. Der durch übermäßige mechanische Spannung verursachte Bruch kann auf der Oberfläche oder im Inneren des Bauteils gebildet werden, und diese Brüche breiten sich unter einem Winkel von fast 45° aus. Was das Versagen von Rohstoffen betrifft, verursacht es Risse in einer Richtung senkrecht oder parallel zu den internen Elektroden.

Darüber hinaus, Thermischer Schockbruch breitet sich im Allgemeinen von einem Terminal auf Null aus. Der durch die Pick-and-Place-Maschine verursachte Bruch hat mehrere Bruchpunkte unter dem Terminal; die durch die Verzerrung der Leiterplatte ist in der Regel nur eine. Bruchpunkt.