贴片电容失效分析与改善预防措施

由于贴片电容的材质是高密度、硬质、易碎和研磨的MLCC，所以在使用过程中，需要十分谨慎。经有关工程师分析，以下几种情况容易造成贴片电容的断裂及失效：

1、贴片电容在贴装过程中,若贴片机吸嘴头压力过大发生弯曲,容易产生变形导致裂纹产生;

2、如该颗料的位置在边缘部份或靠近边源部份,在分板时会受到分板的牵引力而导致电容产生裂纹最终而失效.建议在设计时尽可能将贴片电容与分割线平行排放.当我们处理线路板时,建议采用简单的分割器械处理,如我们在生产过程中,因生产条件的限制或习惯用手工分板时,建议其分割槽的深度控制在线路板本身厚度的 1/3~1/2之间,当超过1/2时,强烈建议采用分割器械处理,否则,手工分板将会大大增加线路板的挠曲,从而会对相关器件产生较大的应力,损害其可靠性.

3、焊盘布局上与金属框架焊接端部焊接过量的焊锡在焊接时受到热膨胀作用力,使其产生推力将电容举起,容易产生裂纹.

4、在焊接过程中的热冲击以及焊接完后的基板变形容易导致裂纹产生:电容在进行波峰焊过程中,预热温度,时间不足或者焊接温度过高容易导致裂纹产生,

5、在手工补焊过程中.烙铁头直接与电容器陶瓷体直接接触,容量导致裂纹产生。焊接完成后的基板变型(如分板,安装等)也容易导致裂纹产生。

多层陶瓷电容(MLCC)应用注意事项

一、储存

为了保持MLCC的性能,防止对MLCC的不良影响储存时注意以下事项：

1.室内温度5~40℃，温度20%~70%RH；

2.无损害气体：含硫酸、氨、氢硫化合物或氢氯化合物的气体；

3.如果MLCC不使用，请不要拆开包装。如果包装已经打开，请尽可能地重新封上。缩带装产品请避免太阳光直射，因为太阳光直射会使MLCC老化并造成其性能的下降。

请尽量在1年内使用，使用之前请注意检查其可焊性。

二、物工操作

MLCC是高密度、硬质、易碎和研磨的材质，使用过程中，它易被机械损伤，比如开裂和碎裂（内部开裂需要超声设备检测）。MLCC在手持过程中，请注意避免污染和损伤。手工操作时，建议使用真空挑拣或使用塑料镊子挑拣。

三、预热

焊接过程中，为了减小对器件的热冲击，精确控制的预热是很有必要的，温度的上升率请不要超过4℃/秒，设预热好的温度与焊接最高温度的温度差为△T，则对于0603、0805、1206等尺寸的MLCC，最好△T≤100℃，对于1210、1808、1812、2220、2225等大尺寸的MLCC，最好△T≤50℃。

四、焊接

手焊时，请使用功率不超过30W且温度可调控的烙铁，烙铁头尖的直径不要超过1.2毫米。焊接过程中，请不要用烙铁头直接接触陶瓷体，烙铁的温度不要超过260℃。

对于大尺寸的MLCC，比如1210、1808、1812、2220、2225等，不推荐使用波峰焊和手焊。

五、冷却

焊接后，慢慢冷却MLCC和基板至室温，推荐使用空气自然冷却，以减小焊接处的应力。当进行强制冷却时，温度下降率请不要超过4℃/秒。

随着技术的不断发展，贴片电容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、尺寸和耐压下的贴片电容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，受力导致内部电极部分（镍层）断开错位，导致不稳定性短路，到了客户端才正式暴露出来。所以防止贴片电容MLCC产生裂纹意义重大。

当贴片电容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，在贴片电容MLCC焊接过后的冷却过程中，贴片电容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。最好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。