多层陶瓷电容器(MLCC)以其体积小、成本低、单位体积电容量大、工作温度高、结构紧凑、频率特性好和高可靠性等多种优点在航空航天电子设备中得到广泛的应用。MLCC可适用于各种电路,如振荡电路、定时或延时电路、耦合电路、去耦电路、滤波电路、抑制高频噪声电路、旁路等。为了满足集成电路和smt贴装技术的进一步发展。
MLCC朝着高容量和小型化的方向发展,力求使多层陶瓷电容器叠层层数多,介质层厚度薄。但随着MLCC变得越来越小(薄),MLCC装配的难度加大且易出现失效问题。接下来,众焱电子小编将接着《smt贴装生产中的MLCC装配质量优化研究》一文中的内容继续讲解分析。
3、焊盘设计不合理引起的电容失效
多个多层陶瓷电容器有一端共用一个大焊盘(本产品中存在这种设计现象),如果公共端有一个电容需返修或其中有一个电容失效需更换时,则其它元件的一端也要经历一次热冲击,电容就很容易出现失效。
4、高低温冲击试验造成的失效
试验过程中,由于PCB、MLCC端电极、陶瓷介质三者的热膨胀系数<CTE)不同,快速的冷热变化,使贴片电容承受一定的热应力。贴片电容的本体(陶瓷)与电极部分(金属部分)产生应力裂纹,导致电容的失效。
5、应力筛选试验产生的失效
容失效的另一个原因就是在调试和环境试验中,焊点因热失配而失效。电路的周期性通断和环境温度的周期性变化,会使焊点经受温度循环过程,印制板材料、陶瓷、电极二者的热膨胀失配将在焊点中产生应力和应变。
二、技术改进
对照分析出来的原因,根据本产品故障的实际情况,结合实际的smt贴片打样或加工生产经验,攻关组从“4M1E”方面进行了反复讨论和分析,最终确定了造成产品故障的主要原因,制定相应的对策,落实整改责任人。
1、设计改进
要求设计师按照印制板设计的航天标准要求进行设计,通过改善设计减少电容的失效率。将原来在此产品设计中出现的不合理设计进行改进,对共用焊盘进行了分割,用印制线连接。
2、焊接预热系统的研制
MLCC的端电级、金属电极、介质三者的热膨胀系数不同,在没有预热的前提下,手工焊接时温升速率太快,过大的温度梯度,会使介质材料破损或出现裂纹。为了防止焊接时热冲击对基板、MLCC器件的影响,焊接前最好对基板和电容进行预热。为了解决预热问题,特研制了一台预热系统。预热系统主要由机箱、加热板、预热平板、智能PID温度控制仪、固态继电器、开关、保险丝和指示灯等组成。
为了防止静电敏感期间被静电损伤,将预热平板通过接线柱与大地相连。
3、smt贴片焊接及装配方法改进
该产品中最初使用的是CCl206的片式电容,而现在使用的是CC0805的片式电容,MLCC的体积变小了,而焊接还是延用了CCl206的焊接方法,这样就造成焊锡过多和两端焊锡不均现象。问题出现后,才重视起这个问题,目前已要求工人在焊接片式元器件时要先对器件和印制板进行预热,预热温度在100℃一120℃,焊接温度控制在250℃±5℃,焊接时间3S。对焊接MLCC的焊锡高度和两端对称进行了规定,焊锡量在电极的覆盖高度在25%-75%之间。同时要求装配工人在smt贴片装配时使用力矩旋具,避免过渡拧紧螺钉,造成PCB板翘曲而引起MLCC应力损伤。
未完待续…
剩下的内容将会在《MLCC装配质量优化研究之试验验证》一文中继续讲解分析。
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