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【SMT】MLCC贴片电容常见SMT焊接缺陷分析
2022-12-27
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组装缺陷
1、焊接锡量不当

图2 焊锡量过多造成电容开裂
当温度发生变化时,过量的焊锡在贴片电容上产生很高的张力,会使电容内部断裂或者电容器脱帽,裂纹一般发生在焊锡少的一侧;焊锡量过少会造成焊接强度不足,电容从PCB 板上脱离,造成开路故障。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
2、墓碑效应

图3 墓碑效应示意图
在回流焊过程中,贴片元件两端电极受到焊锡融化后的表面张力不平衡会产生转动力矩,将元件一端拉偏形成虚焊,转动力矩较大时元件一端会被拉起,形成墓碑效应。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
原因:本身两端电极尺寸差异较大;锡镀层不均匀;PCB板焊盘大小不等、有污物或水分、氧化以及焊盘有埋孔;锡膏粘度过高,锡粉氧化。 电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
措施:
①焊接之前对PCB板进行清洗烘干,去除表面污物及水分;
②进行焊前检查,确认左右焊盘尺寸相同;
③锡膏放置时间不能过长,焊接前需进行充分的搅拌。
本体缺陷—内在因素
1、陶瓷介质内空洞

图4 陶瓷介质空洞图
原因:
① 介质膜片表面吸附有杂质;
② 电极印刷过程中混入杂质;
③内电极浆料混有杂质或有机物的分散不均匀。
2、电极内部分层

图5 电极内部分层
原因:多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。瓷膜与内浆在排胶和烧结过程中的收缩率不同,在烧结成瓷过程中,芯片内部产生应力,使MLCC产生再分层。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
预防措施:在MLCC的制作中,采用与瓷粉匹配更好的内浆,可以降低分层开裂的风险。
3、浆料堆积

图6 浆料堆积缺陷
原因:
① 内浆中的金属颗粒分散不均匀;
② 局部内电极印刷过厚;
③ 内电极浆料质量不佳。
本体缺陷—外在因素
1、机械应力裂纹

图7 MLCC受机械应力开裂示意图

图8 典型机械裂纹电容
常见应力源:工艺过程中电路板操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;通孔元器件插入;电路测试,单板分割;电路板安装;电路板点位铆接;螺丝安装等。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。

图9 流转过程受力开裂示意图
措施:
①选择合适的PCB厚度。
②设计PCBA弯曲量时考虑MLCC能承受的弯曲量。比较重的元器件尽量均匀摆放,减少生产过程中由于重力造成的板弯曲。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
③优化MLCC在PCB板的位置和方向,减小其在电路板上的承受的机械应力,MLCC应尽量与PCB上的分孔和切割线或切槽保持一定的距离,使得MLCC在贴装后分板弯曲时受到的拉伸应力最小。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。

图10 PCB板应力分布比较
④MLCC的贴装方向应与开孔、切割线或切槽平行,以确保MLCC在PCB分板弯曲时受到的拉伸应力均匀,防止切割时损坏。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
⑤MLCC尽量不要放置在螺丝孔附近,防止锁螺丝时撞击开裂。在必须放置电容的位置,可以考虑引线式封装的电容器。

图11 合理使用支撑杆示意图
⑥测试时合理使用支撑架,避免板受力弯曲。
2、热应力裂纹

图12 典型热应力开裂电容
电容在受到过强热应力冲击时,产生的裂纹无固定形态,可分布在不同的切面,严重时会导致在电容侧面形成水平裂纹。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
原因:热应力裂纹产生和电容本身耐焊接热能力不合格与生产过程中引入热冲击有关。可能的原因包括:烙铁返修不当、SMT炉温不稳定、炉温曲线变化速率过快等。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
措施:
①工艺方法应多考虑MLCC的温度特性和尺寸,1210以上的大尺寸MLCC容易造成受热不均匀,产生破坏性应力,不宜采用波峰焊接;
②注意焊接设备的温度曲线设置。参数设置中温度跳跃不能大于150℃,温度变化不能大于2℃/s,预热时间应大于2 min,焊接完毕不能采取辅助降温设备,应自然随炉温冷却。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。
③手工焊接前,应增加焊接前的预热工序,手工焊接全过程中禁止烙铁头直接接触电容电极或本体。复焊应在焊点冷却后进行,次数不得超过2次。
3、电应力裂纹

图13 典型电应力开裂电容
②避免浪涌、静电现象对器件的冲击。电容器检测,陶瓷电容检测,电容失效检测。





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