PCBA MLCC破裂的可能原因分析

2021-10-27

Author：Downs

斷裂的可能原因 PCBA MLCC 多層陶瓷電容器

在一般電容器（微裂紋）中，大多數電容器會產生開路現象，並導致絕緣電阻（IR、絕緣電阻）新增。當手部出現微裂紋時，絕緣電阻變小，導致漏電短路現象確實很常見。原因可能是分層結構破裂時的層間短路現象。

如果您對多層陶瓷電容器的結構不是很清楚，建議您在介紹多層陶瓷電容器的結構和工藝之前，先參閱已發表的文章。

讓我們談談一般“多層陶瓷電容器”中微裂紋的可能原因。

MLCC破裂的原因大致可分為以下3個方向：

–熱衝擊故障（熱衝擊）

–外在缺陷，過度應力失效（外在缺陷，過度應力失效）

–固有缺陷

熱衝擊的失效原理：

當周圍的溫度 PCB零件 上升和下降過快, 將形成熱衝擊, 例如波峰焊, 回流焊, 補漆, 或維修.

電路板

高溫. 這是因為在製造多層陶瓷電容器時, 使用了多種不同的相容資料. 由於其不同的特性，這些資料具有不同的熱膨脹係數和導熱係數. 當這些不同的資料同時存在於電容器內部時，溫度變化迅速, 將形成不同的體積變化率, 相互推拉, 最終導致PCB開裂現象.

這種開裂通常發生在結構最薄弱的部分，或結構應力最集中的地方。它通常發生在連接中央陶瓷介面的外露端附近，或可能產生最大機械張力的地方（通常是晶體四角中最硬的地方），熱衝擊引起的現象可能有以下類型：

1、指甲狀或U形裂紋。

MLCC的形狀類似於釘子或U形裂紋。

2、電容器內部有一條小裂紋。

3、外露的中心部分或中心陶瓷端與外露端之間連接的下半部分開始開裂，然後隨著溫度變化或後續裝配過程中的變形而擴展。

MLCC熱震開裂

第一種裂紋像釘子或U形裂紋，第二種裂紋隱藏在內部。兩者的區別在於後者受力較小，產生的裂紋相對較小。第一類裂紋很明顯，通常可以在金相中檢測到，而第二類裂紋只有在其發展到一定程度時才能檢測到。

（注：“金相”是指高倍顯微鏡下金屬的結構影像）

PCB過應力的失效原理：

變形和斷裂通常由外力（外部）引起。這種情況通常發生在SMT或整個產品的組裝過程中。可能的原因如下：

1、揀放機（揀放機）抓取零件不當，導致裂紋。當SMT貼片機拾取和放置零件時，其定心鉗口是由磨損、錯誤對準或傾斜引起的。中心爪的集中壓力會產生很大的壓力或切削力，然後形成破裂點。此類裂紋通常是可見的表面裂紋，或2至3個電極之間的內部裂紋；表面裂紋通常遵循最强的壓力線和陶瓷位移方向。當前新的SMT機器不再使用這種定心鉗口設計機制。

2、電容器安裝過程中，如果貼片機的吸嘴拾取零件或放置零件過多，零件可能會彎曲變形，並可能出現裂紋。這種破裂通常在零件表面形成圓形或半月形壓痕，並具有非圓形邊緣。這個半月形或圓形裂紋的直徑將與噴嘴的尺寸相同。張力引起的另一種破裂也可能由噴嘴頭損壞引起。裂紋將從部件中心的一側延伸到另一側。這些裂紋可能擴展到部件的另一側，粗糙的裂紋可能導致電容器底部斷裂。

3、對應的焊盤圖案佈局尺寸不均勻（包括一個焊盤連接到大面積銅箔上，另一個焊盤不均勻），或印刷過程中錫膏不對稱，也容易在通過回流爐時受到不同的熱膨脹力，從而使一側受到更大的拉力或推力提升，導致裂紋。

4、焊接過程中的熱衝擊以及焊接後基板的彎曲和變形也容易導致裂紋。

4.1電容器波峰焊過程中，預熱溫度、時間不足或焊接過程中溫度過高也容易導致裂紋。

4.2在PCB補漆過程中，烙鐵頭直接接觸電容器體，導致局部過熱或施加過大壓力，也容易導致裂紋。

4.3焊接完成後，在切割板材或組裝整機時，基板彎曲時容易產生裂紋。

當板在機械力作用下彎曲變形時，陶瓷的移動範圍受到端部位置和焊點的限制，在陶瓷的端接介面外會形成裂紋。該裂紋將從形成位置開始，呈45度角。終止傳播。

變形和斷裂失效。在SMT階段引起的破裂故障中，如果破裂很輕微，則無法通過金相檢測。表面貼裝（SMT）後的生產階段引起的斷裂和變形可以通過金相檢測得到。

MLCC資料失效和破裂

MLCC資料失效通常分為3大類缺陷。此類故障通常來自電容器的內部故障，足以損壞產品的可靠性。此類問題通常由MLCC工藝或資料選擇不當引起。原因

1、電極之間的故障和粘結線斷裂（分層）。

此類缺陷通常會形成較大的裂紋。主要原因是陶瓷的高空隙或介電層與相對電極之間的空隙導致電極之間的介電層開裂，從而導致潜在的洩漏危機。

T8 MLCC在電極之間發生故障，粘結線斷裂。 MLCC電極之間的故障和鍵合線斷裂。