MLCC在平板電源中的斷裂分析和改進(jìn)課件

MLCC在平板電源中的斷裂原因分析與改進(jìn)措施質(zhì)量管理部王磊2014年12月MLCC在平板電源中的斷裂質(zhì)量管理部王磊目錄1、

MLCC的介紹2、MLCC的失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的MLCC簡述MLCC(Multi-layerceramiccapacitors)片式多層陶瓷電容器英文縮寫特點(diǎn):體積小、比容大、可靠性高、內(nèi)電感小、耐濕MLCC簡述MLCC(Multi-layerceramic容量計(jì)算公式：C：容量值；N：并聯(lián)的電容器個(gè)數(shù)，相當(dāng)于疊層介質(zhì)的層數(shù)；K：介質(zhì)的介點(diǎn)常數(shù)，與介質(zhì)的本身特性相關(guān)d：平行板電容器兩極板的間距，相當(dāng)于介質(zhì)厚度；s：平行板電容器兩極板的正對面積，相當(dāng)于兩層電極的正對面積；因此,凡是影響X、d、s、K的因數(shù)均能影響電容的容量值.片式電容器的結(jié)構(gòu)圖容量計(jì)算公式：片式電容器的結(jié)構(gòu)圖1濾波2耦合3隔直4交流取樣5時(shí)間常數(shù)設(shè)定6IC工作頻率調(diào)整電容器的作用電容濾波電路IC工作頻率調(diào)整1濾波電容器的作用電容濾波電路IC工作頻率調(diào)整MLCC屬于陶瓷電容器，常見的可分為以下幾類：（1）I類電容器，線性溫度特性，熱穩(wěn)定性COG電容器（超穩(wěn)定級(jí)）：溫度特性平穩(wěn)、容值小、價(jià)值高（2）II類電容器，非線性溫度特性Z5U/Y5V（能用級(jí)）電容器：溫度特性大、容值大、價(jià)值低X5R/X7R（穩(wěn)定級(jí)）電容器：介于以上兩者之間

不同材質(zhì)電容器電容量以及介質(zhì)損耗隨溫度變化的曲線MLCC的溫度特性MLCC屬于陶瓷電容器，常見的可分為以下幾類：不同材質(zhì)電容器目錄1、MLCC的介紹2、MLCC失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC失MLCC的失效分析影響MLCC開裂的因素主要有兩種：1、內(nèi)因主要涉及MLCC的材料、內(nèi)部缺陷和產(chǎn)品尺寸。瓷體的斷裂韌性主要與瓷體的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子、熱傳導(dǎo)系數(shù)和楊氏模量有關(guān)。一般情況下，瓷體的斷裂韌性按以下順序遞減:NP0>X7R>Z5U,Y5V[3,4]。同時(shí)，多項(xiàng)研究表明產(chǎn)品的尺寸越大產(chǎn)品在焊接和安裝過程中越容易產(chǎn)生開裂。2、外因主要包括在焊接和焊接后的操作過程中出現(xiàn)的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。MLCC的失效分析MLCC的失效分析分析手段：在失效的MLCC進(jìn)行剖面分析、難點(diǎn)：需要剪板分析，直拆會(huì)加損失效現(xiàn)象：失效的大部分樣品經(jīng)過DPA分析顯示端電極呈現(xiàn)約45℃裂紋（圖1）典型特征：受力最大的部位呈現(xiàn)45℃裂紋（圖2）圖1：MLCC彎曲開裂圖2：45℃裂紋可見平板電源中MLCC的失效模式主要以彎曲開裂為主!!!MLCC的失效分析分析手段：在失效的MLCC進(jìn)行剖面分析、難判斷廠家比較困難，但有辦法，案例如14004742（0805-50V-X7R272K）14000538（0805-50V-X7R222K）判斷廠家比較困難，但有辦法，案例如14004742（0805MLCC在平板電源中的斷裂分析和改進(jìn)課件從產(chǎn)線失效樣板可以看到PCB彎曲嚴(yán)重，彎曲應(yīng)力會(huì)延伸到MLCC從產(chǎn)線失效樣板可以看到PCB彎曲嚴(yán)重，彎曲應(yīng)力會(huì)延伸到MLC案例2:14003452（0805-50V-Y5V105Z）分析過程：首先無法識(shí)別供應(yīng)商，辦法首先從庫存抽樣送各供應(yīng)商進(jìn)行端強(qiáng)度、耐焊接熱測試，再進(jìn)行及DPA分析，確認(rèn)各家內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給多家并行協(xié)助分析外觀發(fā)現(xiàn)：失效品多為0.85mm厚度產(chǎn)品，庫存多家為1.25MM厚度,鎖定0.85mm產(chǎn)品找原因！DPA內(nèi)部結(jié)構(gòu)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)不良樣品2#內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與不良樣品1#、3#、4#內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在很大差異，不良樣品2#內(nèi)部設(shè)計(jì)層數(shù)為64層、不良樣品1#、3#、4#內(nèi)部設(shè)計(jì)層數(shù)為74層,說明有2家產(chǎn)品失效。波峰焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得0.85mm厚度產(chǎn)品的使用效果不及1.25mm厚度的產(chǎn)品。案例2:14003452（0805-50V-Y5V105Z）通過歷次不良樣品分析，統(tǒng)計(jì)失效產(chǎn)品分為以下幾個(gè)樣式：通過歷次不良樣品分析，統(tǒng)計(jì)失效產(chǎn)品分為以下幾個(gè)樣式：MLCC是由陶瓷和金屬的共燒體，因兩類材料的收縮率存在較大的差異，在受到驟然的熱沖擊時(shí)易產(chǎn)生熱沖擊開裂。開裂后產(chǎn)品內(nèi)部短路，繼續(xù)通電內(nèi)部漏電流極大，產(chǎn)生高溫，將內(nèi)部介質(zhì)和金屬燒毀熔融，形成鎳球。因此在焊接時(shí)推薦用回流焊接工藝，該工藝焊接時(shí)溫度均衡，熱應(yīng)力極小。針對客戶方面的波峰焊接工藝，供應(yīng)商只能從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面改進(jìn)，以適應(yīng)客戶端的使用。將現(xiàn)有的0.85mm厚度產(chǎn)品更改為1.25mm厚度，耐焊性方面表現(xiàn)相近（見以下對比表），但在波峰焊接時(shí)可以將應(yīng)力分散至端頭處，產(chǎn)生熱沖擊幾率要小很多，更適宜目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

規(guī)格耐焊性溫度耐焊性結(jié)果不良樣式0805Y5V105Z500D270℃OK

280℃OK290℃OK300℃OK310℃1/80耐焊開裂0805Y5V105Z500F270℃OK

/280℃OK290℃OK300℃OK310℃OK備注：1、耐焊性采用同一組樣品分別經(jīng)過270℃到310℃的耐焊性檢驗(yàn)；2、耐焊性方面產(chǎn)品均可以滿足生產(chǎn)使用，兩種厚度產(chǎn)品耐焊性結(jié)果應(yīng)相近，此次結(jié)果1.25mm產(chǎn)品較優(yōu)；MLCC是由陶瓷和金屬的共燒體，因兩類材料的收縮率存在較大的MLCC的失效分析彎曲失效的原因主要有電容器材質(zhì)本身問題和使用不當(dāng)。對于材質(zhì)耐受彎曲能力業(yè)界有一個(gè)界定標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)確定抗彎曲強(qiáng)度≧1mm。判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENGDING試驗(yàn)測試端電極結(jié)合強(qiáng)度（即彎折強(qiáng)度）。MLCC的失效分析彎曲失效的原因主要有電容器材質(zhì)本身問題和使判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENGDING試驗(yàn)測試端電極結(jié)合強(qiáng)度（即彎折強(qiáng)度），將片狀電容器安裝在測試夾具上，按圖所示方向以1.0mm/s的速率施加壓力，彎曲1mm，供應(yīng)商內(nèi)控指標(biāo)要高于標(biāo)準(zhǔn)BENGDING示意圖判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENBENDGING實(shí)物圖

目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC1、MLCC材質(zhì)選擇2、MLCC尺寸選擇3、優(yōu)化MLCC安裝方式7、改進(jìn)檢驗(yàn)方式6、優(yōu)化焊接工藝4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)5、改進(jìn)貼裝工藝七大改善措施1、MLCC材質(zhì)選擇2、MLCC尺寸選擇3、優(yōu)化MLC1、MLCC材質(zhì)選擇

因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的差異，2類陶瓷的X7R和X5R、Y5V材質(zhì)是較脆弱的一類。I類陶瓷C0G/NP0等因?yàn)楹穸鹊纫蛩?，其的抗彎曲?qiáng)比X7R的強(qiáng)很多。因此4700pF以下容量的，建議更換為C0G/NP0材料，大于4700pF以上容量產(chǎn)品如果改用C0G/NP0材質(zhì)，成本上升幅度很大。為提升可靠性，該改必須改1、MLCC材質(zhì)選擇因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的差異，21、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇14003452改進(jìn)措施：1：停止0.85mm厚度產(chǎn)品供貨，2：開發(fā)ECO更改改用0805/1.0uF±10%X7R025V材質(zhì)1、MLCC材質(zhì)選擇14003452改進(jìn)措施：1：停止0.85mm厚度產(chǎn)品供貨，供應(yīng)商改進(jìn)和保證措施供應(yīng)商改進(jìn)和保證措施

失效機(jī)型

對應(yīng)位號(hào)

對應(yīng)的電容規(guī)格34005565C759\C764片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006602C765\C767\C762\C760片式陶瓷電容0805-50V-X7R471K34006703C765\C778片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006723C786\C770\C777\C791片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006601C752\C754片式陶瓷電容0805-50V-X7R472K34006620C711\C718片式陶瓷電容0805-50V-X7R103K表1：電源模塊中電容斷裂失效機(jī)型與MLCC規(guī)格表上述失效電容都是X7R材質(zhì)的電容，將上述電容的材質(zhì)由X7R更改為NP0材質(zhì)，我們看一下改善效果：失效機(jī)型對應(yīng)位號(hào)對應(yīng)的電容規(guī)格3400自主電源型號(hào)更改材質(zhì)前情況更改材質(zhì)后情況更改前上機(jī)數(shù)更改前電容失效數(shù)更改前電容失效PPM更改后上機(jī)數(shù)更改后電容失效數(shù)更改后失效PPM340066015694138667345270034006703423164811343343800340067236650022633987948200

將上述電容的材質(zhì)由X7R更改為NP0材質(zhì)，由于NP0材質(zhì)的強(qiáng)度比X7R高，產(chǎn)品成品的失效情況得到了較好的解決，失效比率由更換前的667~3398ppm均降至0ppm。

表2:電容由X7R材質(zhì)更改為NP0材質(zhì)后失效比率的改善自主電源更改材質(zhì)前情況更改材質(zhì)后情況更改前更改前電更改前電更2、MLCC尺寸選擇

由于陶瓷為脆性材料，PCB板彎曲相同的程度時(shí)大尺寸MLCC兩端頭將會(huì)承受更大的應(yīng)力，故而比小尺寸MLCC更容易產(chǎn)生開裂失效，可以優(yōu)先選擇小尺寸MLCC產(chǎn)品來改善MLCC在PCB板上的失效現(xiàn)象。如用于遙控電路的濾波電容14005963（1206-Y5V-10uf）改用14008275（0805-X5R-10uf)2、MLCC尺寸選擇由于陶瓷為脆性材料，P3、優(yōu)化MLCC安裝方式

實(shí)際安裝到主板上之后，主板的彎曲會(huì)引起MLCC受到機(jī)械性的疲勞，容易產(chǎn)生裂紋或者裂縫，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)絕緣電阻不良以及短路等問題。

改善措施：

為了避免此類問題的發(fā)生，對大電路板而言需要通過將MLCC橫向放置，也就是呈主板的反方向放置。這樣放置可以減輕MLCC的疲勞

。對需要分板的小板

電路板，設(shè)計(jì)上盡量避免產(chǎn)品接近垂直于分板線，建議產(chǎn)品設(shè)計(jì)位置平行于分板線并遠(yuǎn)離分板線，避免由于手工分板時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品斷裂失效3、優(yōu)化MLCC安裝方式實(shí)際安裝到主板上之后，主板4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)對電容器的彎曲開裂具有較多的影響因素，具體影響因素和改善措施如表3所示。PCB板影響因素改善措施焊盤方向與分切線垂直焊盤方向與分切線平行PCB板高溫變形增加PCB板厚度焊接厚度過大焊接厚度適中電路板分割槽太淺電路板分割槽不能太淺表3：PCB板影響因素與改進(jìn)措施4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)對電容器的彎曲開裂具有較多的5、改進(jìn)貼裝工藝現(xiàn)象:

設(shè)備的吸嘴噴嘴壓力、位置不當(dāng)、或者過低于下止點(diǎn)、安裝用力過度、以及安裝速度過快等等操作，往往會(huì)使MLCC產(chǎn)生碎片以及裂紋。沖擊裂紋均在元件的表面，一般在中心或附近出現(xiàn)褪色的圓環(huán)狀或半月牙裂紋。這些小的裂紋在后續(xù)加工過程中因?yàn)楦郊討?yīng)力可以演化成大裂紋，也包括引起PCB板彎曲的應(yīng)力。措施：1、貼裝時(shí)需要掌握吸嘴的尺寸和上下方向的吸力是否位于電容器中心位置，避免吸嘴打擊電容器，引起電容器產(chǎn)生裂紋。2、功能測試時(shí)也要注意測試頂針是否有異常下壓而引起主板彎曲使電容器開裂。

3、定期對定位銷進(jìn)行檢查、保養(yǎng)。因?yàn)槎ㄎ讳N一旦過度磨損，就會(huì)對局部產(chǎn)生機(jī)械性的沖擊，也容易產(chǎn)生碎片以及裂紋。5、改進(jìn)貼裝工藝現(xiàn)象:6、優(yōu)化焊接工藝工藝

由于MLCC電極和陶瓷本體的熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)差異較大，

回流零件上進(jìn)行焊接時(shí)，MLCC就會(huì)因熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋以及接口電極腐蝕，進(jìn)而出現(xiàn)接口電極固定低下，靜電容量減少等后果。另外所用焊料的量的大小會(huì)影響芯片抗機(jī)械應(yīng)力的能力，從而可能導(dǎo)致電容器破碎或開裂措施：1、焊接方面要注意溫度沖擊帶來的不當(dāng)熱應(yīng)力損傷，保證充分的預(yù)熱效果和合適的焊接溫度，行業(yè)推薦為：預(yù)熱1-2分鐘，預(yù)熱溫度120-150℃，波峰焊接溫度控制在260℃左右。2、焊接時(shí)還要格外注意焊錫量的多少，焊錫量過少時(shí)接口電極固定力就會(huì)不夠，接觸不良以及電容器脫落；焊錫量一旦過剩，會(huì)由于焊接的收縮力產(chǎn)生機(jī)械性的疲勞、破損、裂紋、破裂等后果。電容端頭焊錫量控制在電容器厚度的1/2~1/3，且兩端錫量盡量均勻6、優(yōu)化焊接工藝工藝由于MLCC電極和陶瓷本MLCC所使用的配伍材料，具有不同的CET和δT，容易引起內(nèi)部應(yīng)力。當(dāng)溫度變化率太高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)熱沖擊裂紋。這些裂紋首先出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)最薄弱并且機(jī)械應(yīng)力集中的地方。即出現(xiàn)在陶瓷/外露交接處或其附近。瓷片最結(jié)實(shí)的拐角處其機(jī)械應(yīng)力最大：在結(jié)構(gòu)最薄弱處往往出現(xiàn)裂紋。在控制欠佳的波峰焊過程中，當(dāng)溫度變化率過大時(shí)，在陶瓷組件端頭上會(huì)產(chǎn)生如下圖所示的作用力，會(huì)形成較大的、可見的表面裂紋或暗裂紋。熱沖擊有兩種征象：有些明顯可見的裂紋、和更多的潛伏的看不見的微小裂紋。在同樣的力作用下，較小的熱沖擊產(chǎn)生較小的裂紋。開始它們出現(xiàn)在裸露表面的中央或恰好在陶瓷/電極交接處的下面。裂紋隨著加工過程溫度變化或裝配件彎曲慢慢延伸。大約幾周后，小裂紋通過陶瓷延伸，產(chǎn)生開路、間斷接觸或大的漏電流。這是加工過程中留下的一顆“定時(shí)炸彈”6、優(yōu)化焊接工藝工藝MLCC所使用的配伍材料，具有不同的CET和δT，容易引7、改進(jìn)檢驗(yàn)方式

為防止機(jī)芯板有焊接不良、元件接觸等不穩(wěn)定因素存在，往往采用敲擊檢驗(yàn)手段，然而，敲擊時(shí)很容易直接碰到或撞擊到MLCC表面，導(dǎo)致MLCC內(nèi)部產(chǎn)生裂紋或微裂紋。⑴

因此，在成品敲擊檢驗(yàn)時(shí)一定要確保不會(huì)敲擊到MLCC或者PCB板上。⑴這種開裂通常是由MLCC表面受力點(diǎn)開始向電容內(nèi)部延伸，最終可能傷到其內(nèi)部，通常這種開裂情況并無規(guī)律，但多數(shù)情況下外力沖擊會(huì)在MLCC表面留下撞擊痕跡如果敲打時(shí)并沒有直接碰到MLCC電容器，而是碰到所在的PCB板，導(dǎo)致板子彎曲變形，而且這種變形一旦超過MLCC所能承受的范圍（彎曲

≥1mm），也將使MLCC內(nèi)部產(chǎn)生彎曲開裂。7、改進(jìn)檢驗(yàn)方式為防止機(jī)芯板有焊接不良、元件接觸等不穩(wěn)目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論

目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的MLCC斷裂主要為2類陶瓷的0805尺寸X7R/X5R中容量和1206尺寸Y5V高容量電容斷裂

斷裂的主要原因?yàn)闄C(jī)型沖擊導(dǎo)致的彎曲開裂、焊接熱導(dǎo)致熱沖擊開裂失效2)調(diào)整MLCC由X7R材質(zhì)為NP0材質(zhì)、減小MLCC尺寸、由1206尺寸更改為0805尺寸、選擇合適厚度的PCB板、在主板上橫向放置MLCC，輔以適當(dāng)?shù)腟MT安裝方式、合理的焊接工藝和正確的成品檢驗(yàn)方式等方法和手段來改善平板電源用MLCC的斷裂問題。

通過本課程的學(xué)習(xí)，我們需要知道以下兩點(diǎn)：MLCC的斷裂原因以及如何改善MLCC的斷裂問題。MLCC斷裂主要為2類陶瓷的0805尺寸X7R/X5R中容量謝謝！謝謝！MLCC在平板電源中的斷裂原因分析與改進(jìn)措施質(zhì)量管理部王磊2014年12月MLCC在平板電源中的斷裂質(zhì)量管理部王磊目錄1、

MLCC的介紹2、MLCC的失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的MLCC簡述MLCC(Multi-layerceramiccapacitors)片式多層陶瓷電容器英文縮寫特點(diǎn):體積小、比容大、可靠性高、內(nèi)電感小、耐濕MLCC簡述MLCC(Multi-layerceramic容量計(jì)算公式：C：容量值；N：并聯(lián)的電容器個(gè)數(shù)，相當(dāng)于疊層介質(zhì)的層數(shù)；K：介質(zhì)的介點(diǎn)常數(shù)，與介質(zhì)的本身特性相關(guān)d：平行板電容器兩極板的間距，相當(dāng)于介質(zhì)厚度；s：平行板電容器兩極板的正對面積，相當(dāng)于兩層電極的正對面積；因此,凡是影響X、d、s、K的因數(shù)均能影響電容的容量值.片式電容器的結(jié)構(gòu)圖容量計(jì)算公式：片式電容器的結(jié)構(gòu)圖1濾波2耦合3隔直4交流取樣5時(shí)間常數(shù)設(shè)定6IC工作頻率調(diào)整電容器的作用電容濾波電路IC工作頻率調(diào)整1濾波電容器的作用電容濾波電路IC工作頻率調(diào)整MLCC屬于陶瓷電容器，常見的可分為以下幾類：（1）I類電容器，線性溫度特性，熱穩(wěn)定性COG電容器（超穩(wěn)定級(jí)）：溫度特性平穩(wěn)、容值小、價(jià)值高（2）II類電容器，非線性溫度特性Z5U/Y5V（能用級(jí)）電容器：溫度特性大、容值大、價(jià)值低X5R/X7R（穩(wěn)定級(jí)）電容器：介于以上兩者之間

不同材質(zhì)電容器電容量以及介質(zhì)損耗隨溫度變化的曲線MLCC的溫度特性MLCC屬于陶瓷電容器，常見的可分為以下幾類：不同材質(zhì)電容器目錄1、MLCC的介紹2、MLCC失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC失MLCC的失效分析影響MLCC開裂的因素主要有兩種：1、內(nèi)因主要涉及MLCC的材料、內(nèi)部缺陷和產(chǎn)品尺寸。瓷體的斷裂韌性主要與瓷體的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子、熱傳導(dǎo)系數(shù)和楊氏模量有關(guān)。一般情況下，瓷體的斷裂韌性按以下順序遞減:NP0>X7R>Z5U,Y5V[3,4]。同時(shí)，多項(xiàng)研究表明產(chǎn)品的尺寸越大產(chǎn)品在焊接和安裝過程中越容易產(chǎn)生開裂。2、外因主要包括在焊接和焊接后的操作過程中出現(xiàn)的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。MLCC的失效分析MLCC的失效分析分析手段：在失效的MLCC進(jìn)行剖面分析、難點(diǎn)：需要剪板分析，直拆會(huì)加損失效現(xiàn)象：失效的大部分樣品經(jīng)過DPA分析顯示端電極呈現(xiàn)約45℃裂紋（圖1）典型特征：受力最大的部位呈現(xiàn)45℃裂紋（圖2）圖1：MLCC彎曲開裂圖2：45℃裂紋可見平板電源中MLCC的失效模式主要以彎曲開裂為主!!!MLCC的失效分析分析手段：在失效的MLCC進(jìn)行剖面分析、難判斷廠家比較困難，但有辦法，案例如14004742（0805-50V-X7R272K）14000538（0805-50V-X7R222K）判斷廠家比較困難，但有辦法，案例如14004742（0805MLCC在平板電源中的斷裂分析和改進(jìn)課件從產(chǎn)線失效樣板可以看到PCB彎曲嚴(yán)重，彎曲應(yīng)力會(huì)延伸到MLCC從產(chǎn)線失效樣板可以看到PCB彎曲嚴(yán)重，彎曲應(yīng)力會(huì)延伸到MLC案例2:14003452（0805-50V-Y5V105Z）分析過程：首先無法識(shí)別供應(yīng)商，辦法首先從庫存抽樣送各供應(yīng)商進(jìn)行端強(qiáng)度、耐焊接熱測試，再進(jìn)行及DPA分析，確認(rèn)各家內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給多家并行協(xié)助分析外觀發(fā)現(xiàn)：失效品多為0.85mm厚度產(chǎn)品，庫存多家為1.25MM厚度,鎖定0.85mm產(chǎn)品找原因！DPA內(nèi)部結(jié)構(gòu)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)不良樣品2#內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與不良樣品1#、3#、4#內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在很大差異，不良樣品2#內(nèi)部設(shè)計(jì)層數(shù)為64層、不良樣品1#、3#、4#內(nèi)部設(shè)計(jì)層數(shù)為74層,說明有2家產(chǎn)品失效。波峰焊接產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得0.85mm厚度產(chǎn)品的使用效果不及1.25mm厚度的產(chǎn)品。案例2:14003452（0805-50V-Y5V105Z）通過歷次不良樣品分析，統(tǒng)計(jì)失效產(chǎn)品分為以下幾個(gè)樣式：通過歷次不良樣品分析，統(tǒng)計(jì)失效產(chǎn)品分為以下幾個(gè)樣式：MLCC是由陶瓷和金屬的共燒體，因兩類材料的收縮率存在較大的差異，在受到驟然的熱沖擊時(shí)易產(chǎn)生熱沖擊開裂。開裂后產(chǎn)品內(nèi)部短路，繼續(xù)通電內(nèi)部漏電流極大，產(chǎn)生高溫，將內(nèi)部介質(zhì)和金屬燒毀熔融，形成鎳球。因此在焊接時(shí)推薦用回流焊接工藝，該工藝焊接時(shí)溫度均衡，熱應(yīng)力極小。針對客戶方面的波峰焊接工藝，供應(yīng)商只能從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面改進(jìn)，以適應(yīng)客戶端的使用。將現(xiàn)有的0.85mm厚度產(chǎn)品更改為1.25mm厚度，耐焊性方面表現(xiàn)相近（見以下對比表），但在波峰焊接時(shí)可以將應(yīng)力分散至端頭處，產(chǎn)生熱沖擊幾率要小很多，更適宜目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

規(guī)格耐焊性溫度耐焊性結(jié)果不良樣式0805Y5V105Z500D270℃OK

280℃OK290℃OK300℃OK310℃1/80耐焊開裂0805Y5V105Z500F270℃OK

/280℃OK290℃OK300℃OK310℃OK備注：1、耐焊性采用同一組樣品分別經(jīng)過270℃到310℃的耐焊性檢驗(yàn)；2、耐焊性方面產(chǎn)品均可以滿足生產(chǎn)使用，兩種厚度產(chǎn)品耐焊性結(jié)果應(yīng)相近，此次結(jié)果1.25mm產(chǎn)品較優(yōu)；MLCC是由陶瓷和金屬的共燒體，因兩類材料的收縮率存在較大的MLCC的失效分析彎曲失效的原因主要有電容器材質(zhì)本身問題和使用不當(dāng)。對于材質(zhì)耐受彎曲能力業(yè)界有一個(gè)界定標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)確定抗彎曲強(qiáng)度≧1mm。判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENGDING試驗(yàn)測試端電極結(jié)合強(qiáng)度（即彎折強(qiáng)度）。MLCC的失效分析彎曲失效的原因主要有電容器材質(zhì)本身問題和使判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENGDING試驗(yàn)測試端電極結(jié)合強(qiáng)度（即彎折強(qiáng)度），將片狀電容器安裝在測試夾具上，按圖所示方向以1.0mm/s的速率施加壓力，彎曲1mm，供應(yīng)商內(nèi)控指標(biāo)要高于標(biāo)準(zhǔn)BENGDING示意圖判斷MLCC材質(zhì)是否達(dá)到抗機(jī)械沖擊能力，行業(yè)內(nèi)都是采用BENBENDGING實(shí)物圖

目錄1、MLCC的介紹2、MLCC的失效分析3、MLCC的改善措施4、結(jié)論目錄1、MLCC的介紹2、MLCC1、MLCC材質(zhì)選擇2、MLCC尺寸選擇3、優(yōu)化MLCC安裝方式7、改進(jìn)檢驗(yàn)方式6、優(yōu)化焊接工藝4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)5、改進(jìn)貼裝工藝七大改善措施1、MLCC材質(zhì)選擇2、MLCC尺寸選擇3、優(yōu)化MLC1、MLCC材質(zhì)選擇

因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的差異，2類陶瓷的X7R和X5R、Y5V材質(zhì)是較脆弱的一類。I類陶瓷C0G/NP0等因?yàn)楹穸鹊纫蛩?，其的抗彎曲?qiáng)比X7R的強(qiáng)很多。因此4700pF以下容量的，建議更換為C0G/NP0材料，大于4700pF以上容量產(chǎn)品如果改用C0G/NP0材質(zhì)，成本上升幅度很大。為提升可靠性，該改必須改1、MLCC材質(zhì)選擇因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的差異，21、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇1、MLCC材質(zhì)選擇14003452改進(jìn)措施：1：停止0.85mm厚度產(chǎn)品供貨，2：開發(fā)ECO更改改用0805/1.0uF±10%X7R025V材質(zhì)1、MLCC材質(zhì)選擇14003452改進(jìn)措施：1：停止0.85mm厚度產(chǎn)品供貨，供應(yīng)商改進(jìn)和保證措施供應(yīng)商改進(jìn)和保證措施

失效機(jī)型

對應(yīng)位號(hào)

對應(yīng)的電容規(guī)格34005565C759\C764片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006602C765\C767\C762\C760片式陶瓷電容0805-50V-X7R471K34006703C765\C778片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006723C786\C770\C777\C791片式陶瓷電容0805-50V-X7R222K34006601C752\C754片式陶瓷電容0805-50V-X7R472K34006620C711\C718片式陶瓷電容0805-50V-X7R103K表1：電源模塊中電容斷裂失效機(jī)型與MLCC規(guī)格表上述失效電容都是X7R材質(zhì)的電容，將上述電容的材質(zhì)由X7R更改為NP0材質(zhì)，我們看一下改善效果：失效機(jī)型對應(yīng)位號(hào)對應(yīng)的電容規(guī)格3400自主電源型號(hào)更改材質(zhì)前情況更改材質(zhì)后情況更改前上機(jī)數(shù)更改前電容失效數(shù)更改前電容失效PPM更改后上機(jī)數(shù)更改后電容失效數(shù)更改后失效PPM340066015694138667345270034006703423164811343343800340067236650022633987948200

將上述電容的材質(zhì)由X7R更改為NP0材質(zhì)，由于NP0材質(zhì)的強(qiáng)度比X7R高，產(chǎn)品成品的失效情況得到了較好的解決，失效比率由更換前的667~3398ppm均降至0ppm。

表2:電容由X7R材質(zhì)更改為NP0材質(zhì)后失效比率的改善自主電源更改材質(zhì)前情況更改材質(zhì)后情況更改前更改前電更改前電更2、MLCC尺寸選擇

由于陶瓷為脆性材料，PCB板彎曲相同的程度時(shí)大尺寸MLCC兩端頭將會(huì)承受更大的應(yīng)力，故而比小尺寸MLCC更容易產(chǎn)生開裂失效，可以優(yōu)先選擇小尺寸MLCC產(chǎn)品來改善MLCC在PCB板上的失效現(xiàn)象。如用于遙控電路的濾波電容14005963（1206-Y5V-10uf）改用14008275（0805-X5R-10uf)2、MLCC尺寸選擇由于陶瓷為脆性材料，P3、優(yōu)化MLCC安裝方式

實(shí)際安裝到主板上之后，主板的彎曲會(huì)引起MLCC受到機(jī)械性的疲勞，容易產(chǎn)生裂紋或者裂縫，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)絕緣電阻不良以及短路等問題。

改善措施：

為了避免此類問題的發(fā)生，對大電路板而言需要通過將MLCC橫向放置，也就是呈主板的反方向放置。這樣放置可以減輕MLCC的疲勞

。對需要分板的小板

電路板，設(shè)計(jì)上盡量避免產(chǎn)品接近垂直于分板線，建議產(chǎn)品設(shè)計(jì)位置平行于分板線并遠(yuǎn)離分板線，避免由于手工分板時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品斷裂失效3、優(yōu)化MLCC安裝方式實(shí)際安裝到主板上之后，主板4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)對電容器的彎曲開裂具有較多的影響因素，具體影響因素和改善措施如表3所示。PCB板影響因素改善措施焊盤方向與分切線垂直焊盤方向與分切線平行PCB板高溫變形增加PCB板厚度焊接厚度過大焊接厚度適中電路板分割槽太淺電路板分割槽不能太淺表3：PCB板影響因素與改進(jìn)措施4、改進(jìn)PCB板設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)對電容器的彎曲開裂具有較多的5、改進(jìn)貼裝工藝現(xiàn)象:

設(shè)備的吸嘴噴嘴壓力、位置不當(dāng)、或者過低于下止點(diǎn)、安裝用力過度、以及安裝速度過快等等操作，往往會(huì)使MLCC產(chǎn)生碎片以及裂紋。沖擊裂紋均在元件的表面，一般在中心或附近出現(xiàn)褪色的圓環(huán)狀或半月牙裂紋。這些小的裂紋在后續(xù)加工過程中因?yàn)楦郊討?yīng)力可以演化成大裂紋，也包括引起PCB板彎曲的應(yīng)力。措施：1、貼裝時(shí)需要掌握吸嘴的尺寸和上下方向的吸力是否位于電容器中心位置，避免吸嘴打擊電容器，引起電容器產(chǎn)生裂紋。2、功能測試時(shí)也要注意測試頂針是否有異常下壓而引起主板彎曲使電容器開裂。

3、定期對定位銷進(jìn)行檢查、保養(yǎng)。因?yàn)槎ㄎ讳N一旦過度磨損，就會(huì)對局部產(chǎn)生機(jī)械性的沖擊，也容易產(chǎn)生碎片以及裂紋。5、改進(jìn)貼裝工藝現(xiàn)象:6、優(yōu)化焊接工藝工藝

由于MLCC電極和陶瓷本體的熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)差異較大，

回流零件上進(jìn)行焊接時(shí)，MLCC就會(huì)因熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋以及接口電極腐蝕，進(jìn)而出現(xiàn)接口電極固定低下，靜電容量減少等后果。另外所用焊料的量的大小會(huì)影響芯片抗機(jī)械應(yīng)力的能力，從而可能導(dǎo)致電容器破碎或開裂措施：1、焊接方面要