貼片陶瓷電容失效事件分析--PCB應力應變分析

一起貼片陶瓷電容失效事件,失效模式為短路，電容表面有裂紋，對于這顆電容進行分析失效，經過梳理，造成器件（MLCC）的失效各種可能性。

1.物料本身的問題。

此物料為日系大品牌，在我們公司有很多板卡上使用未出現此種不良情況，在失效板卡上用量也達到10余顆且其余位置無問題，基本可以排除物料本身缺陷問題。

2.溫度沖擊

溫度沖擊:主要發生在貼片回流焊接/波峰焊或返修過程中，此電容在PCB上的焊盤設計對稱，回流曲線符合錫膏制程界限要求，符合電容規格書中溫度要求，經查記錄維修出問題板卡此位置未返修過，可以排除這種情況。

3.機械應力

陶瓷電容抗彎曲能力較差，在生產組裝過程中PCBA產生的形變都有可能導致電容開裂，電容開裂后會短路，存在較大可能性。

4.浪涌電流

失效板卡中只有1pcs有電容的燒毀，其余無燒毀情況，基本可以排除這種情況。

5.介質擊穿

輸入過壓超過電容擊穿電壓，此電容輸入電壓為24V（較為穩定），耐壓50V，基本可以排除這種情況。

經過分析，基本確定為電容受到機械應力導致陶瓷與電極交界處有裂紋，電容受機械損傷后，造成電容器擊穿電壓與容值大大降低，上電后電極短路甚至熔融。寄給物料廠商的分析結果也是，受應力導致損壞。

電容切圖開裂分析

對于應力，我們平時一直有掛在嘴邊，但是今天是真真實實的發生在我們的身邊，有那么的一點猝不及防，也借此來重新認識認識一下應力。

1.什么是應力

物體由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置。

在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。（來自百度百科）。

2.應力帶來的危害

對PCBA來說，應力的危害就是帶來電子元器件的失效，并且失效可能具有隱蔽性，有些需要1-2年后才徹底的失效顯現出來（此時產品已交付客戶，會帶來不良的影響），隱患非常大。

3.應力的類型（PCBA）

電應力:器件的工作電壓不能超過額定電壓，并且需降額使用。

熱應力:溫度產生變化時，器件因材料產生形變產生的應力。

機械應力:物體由于外因而受到的力。

4.生產制程中主要應力的來源

PCBA生產制程中機械應力存在的環節

5.如何的規避

應力不可避免，但是我們可以將應力控制在可控的范圍內，因此我們需要對生產過程中重點工位進行應力管控，分板，壓接，ICT測試,FCT測試，組裝等。提前識別應力的高風險制程或區域，重點監測。

應力是可以測量的，通過應力測試儀（測試應變數據），正常應力的安全值應為：<500微應變。

6. 關于應力在PCB LAYOUT中的注意點

1）、應力敏感器件不放置在PCB的角，板邊緣，拼板的切割點等高應力區域。

2）、應力敏感器件跟經常拔插的連接器保持一定的距離（經驗值3mm），特別是PIN 數多的連接器。

3）、應力敏感器件跟測試點應力保持一定的距離（當使用ICT,FCT測試的時候）。

4）、應力敏感器件與壓接器件保持一定的距離（具體距離視器件大小而定）。

5）、應力敏感器件需跟固定孔(打螺絲固定)保持一定距離(至少3mm ，具體距離視器件大小而定)。

6）、BGA,IC（64腳數以上QFP)不要設計在PCB的板中心位置（應力中心）。

7）、PCB的覆銅率需注意，防止因PCB層間覆銅率差異太大導致PCB變形。

8）、BGA，QFN等應力敏感器件的焊點盡量避免放在相鄰兩個螺釘孔的最短連線上。

以上，不足之處，請見諒。 PS：應力敏感器件類型貼片陶瓷電容1206以上貼片電阻晶體管晶振BGA,QFP等集成電路。

審核編輯：湯梓紅