MLCC发生扭曲裂纹的产生原理以及防止扭

我们都知道陶瓷贴片电容其本体是由陶瓷烧结而成，正确使用陶瓷贴片电容可以尽可能避免产生裂纹，如果施加过大的机械力，就会产生裂纹（裂缝）。因此，这里我来为大家讲述扭曲裂纹的产生原理以及防止扭曲裂纹产生的方法。1.什么是扭曲裂纹？首先，我们来看一张图片1：

图1：产生裂纹的电容内部结构图这张图片是因PCB板卡弯曲导致电容裂纹的内部切片抛光图，从内部结构可以明显的看出，裂纹与电容平面几乎呈45度角，这种是典型的CRACK实例。2.扭曲裂纹产生的原理是：为什么会产生扭曲的裂纹呢？这是由于贴片是焊接在电路板上的。对电路板施加过大的机械力、使得电路板弯曲或老化，从而产生了扭曲裂纹。我们把PCB板翻转侧面观察就会看到以下情况：上面板卡拉伸，下面板卡收缩，电容两端端银焊接在PCB板上就会受到左右移动，焊锡随之也会左右移动，电容内部结构也会造成移动或变形，当这个外部拉力达到一定程度时，就会造成电容裂纹。

图2：PCB板变形及应力图

图3：裂纹产生原理示意图3.扭曲裂纹的影响：陶瓷贴片电容是经过多层叠加烧结而成的，根据电容容量公式CP=KAN/D（K/A/N/D分别代表电容的介质常数/正对位面积/层数/层间距），若发生裂纹，其对位面积和层数（有部分电极失效）都会降低，容量就会下降，使得电路呈现开路状态，因此，即使裂纹不是十分严重，如果到达贴片内部电极，焊剂中的有机酸和湿气会通过裂纹的缝隙侵入，导致绝缘电阻性能降低。这也是维修工程师经常碰到的问题：使用电烙铁焊接一下，性能有恢复正常，老化又出现不良。这就是因为内部裂纹不是太严重，电烙铁加温后，焊剂中的有机酸和湿气蒸发后出现短暂修复造成的。另外，电压负荷会变高，电流的流量过大时，最糟糕的情况会导致短路。一旦出现了扭曲裂纹，是很难从外面将其去除的，因此为了防止裂纹的产生，应当在使用电容的过程中控制好外部机械力的影响。4.扭曲量为了避免扭曲裂纹的产生，最好不要在生产产品的现场施加过大的机械力。那么有什么方法可以使得过度施加的机械力变得可视化？其中一种有效的方法就是测量扭曲量。下面，先来介绍一下什么是扭曲量。扭曲是指在物体上施加负重时单位长度的变化量。此时的拉伸比率就是扭曲量。ε＝ΔL/Lε：扭曲量；L：施加力之前的长度；ΔL：变形长度例如，mm的棒经过左右拉伸后，变成mm时，1mm/mm＝0.ST＝μST。5.抗弯曲测试（Bendingtest）

晶片焊接於測試板,以0.2±0.1mm/sec的速度下壓測試板中央位置至測試深度在每一位置停留5sec以上，才可進行測試Cp,試驗深度:由0,1,2,3…至5mm,每下壓1mm測試1次Cp,直至破壞,Max到5mm,判定用1mm為基準,測量晶片之電性.判定标准为：NP0:-5%≦△Cp≦+5%or-0.5pF△Cp+0.5pF;X7R/X5R:-12.5%≦△Cp≦+12.5%;Y5V:-30%≦△Cp≦+30%6.如何防范扭曲裂纹？为防止扭曲裂纹的产生，我们需要从电路板设计和工序管理这两方面采取对策。首先，介绍一下工序管理方面的对策。先测量一下之前介绍过的扭曲量，然后在工序中进行扭曲量的管理。我们来设置一下标准扭曲量。如果设置值过小，则需要严格管理。如果设置值过大，则会产生扭曲裂纹。一般的设置值是：生产关乎生命安全产品的客户多以μST为标准，生产普通消费产品的客户多以μST为标准。即使是扭曲程度相同的电路板，元器件的应力会因使用的电路板类型和厚度的不同而不同，因此，客户应该按照经验判断制定的标准。下面测量各个工序中的扭曲量。我司通过过去调查的项目，总结出了哪些作业工序会产生扭曲裂纹。最重要的是管理工序。