贴片电容断裂

正如电容在元器件数量方面占的统治地位，多层陶瓷电容 （MLCC）因为其高可靠性及低成本被普遍应用于电路设计。有人以为MLCC是很简单的元件,所以工艺要求不高.其实,MLCC是很脆弱的元件,应用时一定要注意。破裂成为贴装到电路板上的 MLCC 的普遍的失效模式。 
 

贴片电容由于断裂导致的失效，究其原因主要来自两个大的方面：

一、贴片电容工厂的生产工艺
MLCC厂家在生产过程中,如果工艺不好,就有可能会有隐患.比如介质空洞、烧结纹裂、分层等都会带来隐患.这点只能通过筛选优秀的供应商来保证(后面还会谈到供应商选择问题)。
MLCC现在做到几百层甚至上千层了,每层是微米级的厚度.所以稍微有点形变就容易使其产生裂纹.另外同样材质、尺寸和耐压下的MLCC,容量越高,层数就越多,每层也越薄,于是越容易断裂.另外一个方面是,相同材质、容量和耐压时,尺寸小的电容要求每层介质更薄,导致更容易断裂.裂纹的危害是漏电,严重时引起内部层间错位短路等安全问题.而且裂纹有一个很麻烦的问题是,有时比较隐蔽,在电子设备出厂检验时可能发现不了,到了客户端才正式暴露出来.所以防止MLCC产生裂纹意义重大。


二、当元器件焊接到电路板后，这些失效通常由机械破坏产生；当电路板误操作或在极其苛刻的环境条件下组装，也会导致失效。 就是陶瓷本身的热脆性和机械应力脆性的故有可靠性,导致电子设备厂在使用MLCC时,使用不当也容易失效。
MLCC受到温度冲击时,容易从焊端开始产生裂纹.在这点上,小尺寸电容比大尺寸电容相对来说会好一点,其原理就是大尺寸的电容导热没这么快到达整个电容,于是电容本体的不同点的温差大,所以膨胀大小不同,从而产生应力.这个道理和倒入开水时厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一样.另外,在MLCC焊接过后的冷却过程中,MLCC和PCB的膨胀系数不同,于是产生应力,导致裂纹.要避免这个问题,回流焊时需要有良好的焊接温度曲线.如果不用回流焊而用波峰焊,那么这种失效会大大增加.MLCC更是要避免用烙铁手工焊接的工艺.然而事情总是没有那么理想.烙铁手工焊接有时也不可避免.比如说,对于PCB外发加工的电子厂家,有的产品量特少,贴片外协厂家不愿意接这种单时,只能手工焊接;样品生产时,一般也是手工焊接;特殊情况返工或补焊时,必须手工焊接;修理工修理电容时,也是手工焊接.无法避免地要手工焊接MLCC时,就要非常重视焊接工艺。
首先必须告知工艺和生产人员电容热失效问题,让其思想上高度重视这个问题.其次,必须由专门的熟练工人焊接.还要在焊接工艺上严格要求,比如必须用恒温烙铁,烙铁不超过315°C(要防止生产工人图快而提高焊接温度),焊接时间不超过3秒选择合适的焊焊剂和锡膏,要先清洁焊盘,不可以使MLCC受到大的外力,注意焊接质量,等等.优秀的手工焊接是先让焊盘上锡,然后烙铁在焊盘上使锡融化,此时再把电容放上去,烙铁在整个过程中只接触焊盘不接触电容(可移动靠近),之后用类似方法(给焊盘上的镀锡垫层加热而不是直接给电容加热)焊另一头。
    
机械应力也容易引起MLCC产生裂纹.由于电容是长方形    的(和PCB平行的面),而且短的边是焊端,所以自然是长的那边受到力时容易出问题.于是,排板时要考虑受力方向.比如分板时的变形方向于电容的方向的关系.在生产过程中,凡是PCB可能产生较大形变的地方都尽量不要放电容.比如PCB定位铆接、单板测试时测试点机械接触等等都会产生形变.另外半成品PCB板不能直接叠放.等等。

如何解决？