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贴片陶瓷电容弯曲裂纹现象及对策 之一

技术支持

贴片陶瓷电容弯曲裂纹现象及对策 之一

分类:
常见问题
作者:
亿宾微电子
来源:
亿宾微电子
发布时间:
2015/05/10
1.什么是“弯曲裂纹”?
  弯曲裂纹是指,于PCB(Print Circuit Board、印刷基板)上进行焊锡接合的 MLCC 因发生大幅度弯曲而形成的裂纹。 弯曲裂纹与因碰撞及过大电压、大电流等原因导致的裂纹在外观上有所不同。 
2.为什么会发生弯曲裂纹?
   MLCC 的电介质材料为陶瓷化合物。陶瓷虽然耐压缩,但不耐拉伸,质地易碎。施加于MLCC 的机械应力过大时,为减少该部位的应力,将会产生裂纹。 
  在PCB 的凹形弯曲中,由于作用于该部位的力为压缩力,因此MLCC 上几乎不会产生裂纹(图1)。在PCB 的凸形弯曲中,由于该部位承受的是拉伸应力,因此MLCC 易产生裂纹(图2)。

图 1. 承受因凹形弯曲产生的压缩力的PCB上的MLCC

图 2. 承受因凸形弯曲产生的拉伸应力力的PCB上的MLCC
 
 
 
 
3.弯曲裂纹的外观是怎样的?
 典型的裂纹称为“45 度裂纹”。此类裂纹以MLCC 贴装面端子电极与陶瓷本体的分界处附近为起点,以45 度的角度往上方(弯曲应力方向)延伸(图3),直达MLCC 的端子电极外侧。 
45 度裂纹是最为常见的弯曲裂纹,但若该部位承受过大的弯曲时也会发生其他弯曲裂纹。 
从外部目测很少能够发现弯曲裂纹,但电介质变色能够从陶瓷本体表面观察到。该部分的颜色相比正常电介质更为明亮。

图 1. 凸形弯曲中MLCC 上的应力起点和方向
通常情况下,在对该部位进行DPA(Destructive Physical Analysis,破坏性物理分析)时才能发现裂纹。DPA 也称为截面分析(图2)。 

取下MLCC 的端子电极时,若裂纹已发展到了表面,则能够观察到弯曲裂纹(图3)。 
此类裂纹在MLCC 的底面也能观察到。 
若基板上施加的应力过大,则在 MLCC 两端也会产生裂纹(图4)。


图 2. 因基板过大弯曲而产生裂纹MLCC 的截面

图 3. 可观察到弯曲裂纹起点的MLCC 底面

图 4. 取下端子电极后的MLCC 底面。两端可见裂纹
 
 
 
 
 
 
 
4.产生弯曲裂纹后MLCC会有什么不良后果?
形成裂纹后,潮气及异物将会渗透至MLCC 内部。裂纹贯穿内部电极的层叠部分时,随着时间推移,可能会导致绝缘电阻降低或发展成为短路(图1)。

图 1. 典型的45 度裂纹。红色电极部分为裂纹贯穿了内部电极层叠部分。这表明可能有短路的危险性
 

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