详解：MLCC电容制造过程中易造成裂纹的原因
2018-06-22 浏览量：6324
来源：大比特商讯
MLCC(片状多层陶瓷电容)现在已经成为了电子电路最常用的元件之一。有些公司在MLCC的应用上也会有一些误区，以为MLCC是很简单的元件，所以工艺要求不高。其实，MLCC是很脆弱的元件，应用时一定要注意。以下谈谈MLCC制造过程中易造成裂纹的原因。
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（典型案例图示）
随着技术的不断发展，贴片电容MLCC现在已可以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，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，易导致裂纹。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。
以上就是MLCC在制作过程中易造成裂纹的原因。美信检测专注于MLCC产品焊接工艺评定，帮助评定施焊单位是否有能力焊出符合相关国家或行业标准、技术规范所要求的焊接接头；验证施焊单位所拟订的焊接工艺指导书是否正确；为制定正式的焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的技术依据；考核焊工能力等。
同时，当电容产品出现失效现象后，我们可以对失效样品进行失效分析，借助各种测试分析技术和分析程序确认MLCC产品的失效现象，分辨其失效模式和失效机理，确认最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议，防止失效的重复出现，提高产品可靠性。
主要失效模式（但不限于）
开路、短路、烧毁、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
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常用失效分析技术手段
电测：连接性测试、电参数测试、功能测试
无损分析技术：X射线透视技术、三维透视技术、反射式扫描声学显微技术（C-SAM）
制样技术：
开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）
去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）
微区分析技术（FIB、CP）
显微形貌像技术：光学显微分析技术、扫描电子显微镜二次电子像技术、电子元器件失效分析
失效定位技术：显微红外热像技术(热点和温度绘图)、液晶热点检测技术、光发射显微分析技术(EMMI)
失效复现/验证
表面元素分析：
扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）
俄歇电子能谱分析（AES）
X射线光电子能谱分析（XPS）
二次离子质谱分析（SIMS）
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