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多层陶瓷电容器mlcc mlcc电容内裂纹图

时间:2022-04-29 10:05:30 来源:PCBA 点击:0

多层陶瓷电容器mlcc mlcc电容内裂纹图

一般容量((capacitor在发生微裂纹micro crack的情况下,通常发生开路现象,绝缘阻抗(IR,Insulation Resistance))上升,但是当多层陶瓷容量((MLCC)在使用者的手上产生微裂纹时,绝缘阻抗变小经常看到泄漏电流(current leakage产生的短路现象,其原因可能是该层状的迭构在破解时层与层之间短路的现象。

如果MLCC的结构还不清楚,建议参考之前发表的关于多层陶瓷容量MLCC的结构和过程的文章。

一般来说,我们就“多层陶瓷容量”可能微小破裂的原因进行说明。

MLCC破裂的原因可以大致分为以下三个方向。

热冲击

扭曲破裂失效ExtrinsicDefect,OverstressFailure)

材料失效破裂(IntrinsicDefect

热冲击Thermal shock的失效原理:

零件周围温度上升过快的话,峰值焊接(wave soldering、回流焊接(reflow、人工焊接(touch?发生up或修复(repair)等热冲击现象,并施加高速高温。这是因为在多层陶瓷容量的制造中,同时存在于容量内部,当温度快速变化时,形成不同比例的体积变化,使用多个不同的适合材料,导致相互挤压、互相吸引、最终破裂的现象。

这种破裂通常发生在结构最脆弱的地方,或者结构应力最集中的地方,通常发生在靠近曝光端接合中央陶瓷接口的地方,或者在能够产生最大机械张力的地方(通常晶体最坚硬的四个角落)热冲击引起的现象有以下几种可能性。

1.指甲状或U型等形状的裂缝。

2.容量内部隐藏的小裂缝。

3.从露出外侧的中央部分或中央陶瓷端部和外侧露出端接的中间面的下半部分破裂,然后随着温度变化或之后的组装进行,沿着扭曲扩展。

第一破裂形状的裂缝如爪或U形,第二内部隐藏微裂纹的区别在于后者受到的张力小,裂缝轻,第一裂纹明显,一般可以在金相中测量,第二裂纹在一定程度上发展后可以检测出金相。

(注:“金相”metallographic金属出现在高倍显微镜下的结构影像)

扭曲破裂(overstress)的失效原理:

扭转破裂通常由于外力Extrinsic而发生,这种情况通常在组装整个机器的产品时SMT或发生,原因可能有以下几点:。

1.贴片机械(pickamp;place machine))由于握住不合适的部件而破裂。SMT贴片机在取出部件时,其定中爪((centering jaw)是由于磨损、定位不确定或倾斜等原因产生的。定中爪集中的压力带来大的压力和切断力,形成破裂点。这种破裂现象通常是可见表面裂纹,或两种腐蚀现象?这是三个电极之间的内部破裂。表面破裂通常沿着最强的压力线和陶瓷位移的方向。现在的新型SMT机器中,没有使用这样的定中爪设计机构。

2.容量在粘贴过程中,贴片如果用机的喷嘴取部件或放置部件时压力过大,则有可能因部件的弯曲变形而产生裂纹。该破裂一般在部件的表面形成圆形或半月形的压痕,具有不平滑的边缘。这个半月形和圆形的裂缝的直径也和喷嘴的大小相同。由另一个拉伸力引起的破裂也由吸附头造成的损伤引起,裂纹从组装件的中央一侧向相反一侧扩散,这些裂纹扩展到组装件的相反侧,粗糙的裂纹可能导致电容器的底部破损。

3.对应的对焊接垫(land-pattern)布局(layout)的尺寸不均匀(一个焊接垫上连接着大面积的铜箔,但不在另一个焊接垫上)、印刷时锡膏不对称,在通过回流焊接炉Reflow oven时也容易受到不同的热膨胀作用一侧受到大的张力和推力而被举起,引起裂缝。

4.焊接过程的热冲击以及焊接后基板的弯曲变形,容易发生裂纹。

4.1进行容量峰值焊接时,预热温度、时间不足或焊接时温度过高,容易导致裂纹。

4.2手工焊接(touch-up)中,烧铁头(soldreng iron)与电容体直接接触,局部过热或施加过多压力,也容易发生裂纹。

4.3焊接完成后,即使在裁剪或组装整个机械时弯曲基板,也容易发生裂纹。

当板材因机械力而弯曲变形时,陶瓷的活动范围受端位及焊接点的限制,破裂形成在陶瓷的端接界面外,该破裂从形成位置扩展到45度角端接。

扭曲破裂无效。SMT在阶段破裂失效中,如果破裂轻微,一般不会被金相中检测。SMT之后的制造阶段的破裂扭曲失效,金相必须能检测出来。

MLCC材料失效破裂

MLCC的材料失效通常被划分为容量内部失效引起的三个不良,足以损害产品可靠性,这通常是由于MLCC的过程或其材料的选择不适当。

1.电极间失效及结合线破裂(Delamination)。

这种不良通常会形成较大的裂缝。其主要原因是陶瓷的高间隙,或者介电质层和相对电极之间存在间隙,电极间的电介质层破裂,导致潜在的漏电危机。

T8MLCC电极间失效及结合线破裂。MLCC电极间失效及结合线破裂。

2.奥利菲斯(Voiding)。

孔一般发生在相邻的两个内电极之间,有时甚至会变大到多个电极,这种不良引起电极之间的短路,多发生漏电流现象。如果产生大的空隙,也会影响其容量值,有降低的可能性。

这种不良的原因通常是由陶瓷电容粉上形成异物污染或烧结不良MLCC的工序控制管不适当而产生的。

MLCC孔口通常发生在相邻的两个内部电极之间,根据情况,有时甚至会增大到多个电极,这样的不良引起电极间的短路,常常产生泄漏电流现象。MLCC孔。这种不良的原因通常是由陶瓷电容粉上形成异物污染或烧结不良MLCC的程序控制管产生的。

3.燃烧破裂Firingcrack。

燃烧破裂的开裂方向与电极(electrodes)垂直,大部分从电极边缘electrode edge或终端开裂。

这种缺陷通常会导致过量的泄漏电流current leakage,从而损害组件的可靠性。

这种破裂的原因很多是MLCC制造过程的冷却过快。

结论:

热冲击引起的破裂从容量表面扩展到组装内部。另一方面,过度机械张力引起的破裂由组装表面或内部形成,这些破裂沿接近45度角的方向扩散。原材料失效后,会在与内部电极垂直或平行的方向破裂。

另外,热冲击破裂一般从1个端接扩展到1个端接,由于取放机械的破裂,在端接的下面出现多个破裂点。电路板扭歪导致的破损通常只有一个破裂点。

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