貼片電容失效分析與改善預防措施

由于貼片電容的材質是高密度、硬質、易碎和研磨的MLCC，所以在使用過程中，需要十分謹慎。經有關工程師分析，以下幾種情況容易造成貼片電容的斷裂及失效：

1、貼片電容在貼裝過程中,若貼片機吸嘴頭壓力過大發生彎曲,容易產生變形導致裂紋產生;

2、如該顆料的位置在邊緣部份或靠近邊源部份,在分板時會受到分板的牽引力而導致電容產生裂紋最終而失效.建議在設計時盡可能將貼片電容與分割線平行排放.當我們處理線路板時,建議采用簡單的分割器械處理,如我們在生產過程中,因生產條件的限制或習慣用手工分板時,建議其分割槽的深度控制在線路板本身厚度的 1/3~1/2之間,當超過1/2時,強烈建議采用分割器械處理,否則,手工分板將會大大增加線路板的撓曲,從而會對相關器件產生較大的應力,損害其可靠性.

3、焊盤布局上與金屬框架焊接端部焊接過量的焊錫在焊接時受到熱膨脹作用力,使其產生推力將電容舉起,容易產生裂紋.

4、在焊接過程中的熱沖擊以及焊接完后的基板變形容易導致裂紋產生:電容在進行波峰焊過程中,預熱溫度,時間不足或者焊接溫度過高容易導致裂紋產生,

5、在手工補焊過程中.烙鐵頭直接與電容器陶瓷體直接接觸,容量導致裂紋產生。焊接完成后的基板變型(如分板,安裝等)也容易導致裂紋產生。

多層陶瓷電容(MLCC)應用注意事項

一、儲存

為了保持MLCC的性能,防止對MLCC的不良影響儲存時注意以下事項：

1.室內溫度5~40℃，溫度20%~70%RH；

2.無損害氣體：含硫酸、氨、氫硫化合物或氫氯化合物的氣體；

3.如果MLCC不使用，請不要拆開包裝。如果包裝已經打開，請盡可能地重新封上。縮帶裝產品請避免太陽光直射，因為太陽光直射會使MLCC老化并造成其性能的下降。

請盡量在1年內使用，使用之前請注意檢查其可焊性。

二、物工操作

MLCC是高密度、硬質、易碎和研磨的材質，使用過程中，它易被機械損傷，比如開裂和碎裂（內部開裂需要超聲設備檢測）。MLCC在手持過程中，請注意避免污染和損傷。手工操作時，建議使用真空挑揀或使用塑料鑷子挑揀。

三、預熱

焊接過程中，為了減小對器件的熱沖擊，精確控制的預熱是很有必要的，溫度的上升率請不要超過4℃/秒，設預熱好的溫度與焊接最高溫度的溫度差為△T，則對于0603、0805、1206等尺寸的MLCC，最好△T≤100℃，對于1210、1808、1812、2220、2225等大尺寸的MLCC，最好△T≤50℃。

四、焊接

手焊時，請使用功率不超過30W且溫度可調控的烙鐵，烙鐵頭尖的直徑不要超過1.2毫米。焊接過程中，請不要用烙鐵頭直接接觸陶瓷體，烙鐵的溫度不要超過260℃。

對于大尺寸的MLCC，比如1210、1808、1812、2220、2225等，不推薦使用波峰焊和手焊。

五、冷卻

焊接后，慢慢冷卻MLCC和基板至室溫，推薦使用空氣自然冷卻，以減小焊接處的應力。當進行強制冷卻時，溫度下降率請不要超過4℃/秒。

隨著技術的不斷發展，貼片電容MLCC現在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生裂紋。另外同樣材質、尺寸和耐壓下的貼片電容MLCC，容量越高，層數就越多，每層也越薄，于是越容易斷裂。另外一個方面是，相同材質、容量和耐壓時，尺寸小的電容要求每層介質更薄，導致更容易斷裂。裂紋的危害是漏電，嚴重時引起內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，在電子設備出廠檢驗時可能發現不了，受力導致內部電極部分（鎳層）斷開錯位，導致不穩定性短路，到了客戶端才正式暴露出來。所以防止貼片電容MLCC產生裂紋意義重大。

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，從而產生應力。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的膨脹系數不同，于是產生應力，導致裂紋。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外發加工的電子廠家，有的產品量特少，貼片外協廠家不愿意接這種單時，只能手工焊接；樣品生產時，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。

    機械應力也容易引起MLCC產生裂紋。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系。在生產過程中，凡是PCB可能產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生形變。另外半成品PCB板不能直接疊放，等等。