MLCC电容短路故障大揭秘！
MLCC电容短路故障大揭秘！
多层陶瓷电容器（MLCC）是现代电子产品中不可或缺的关键元件，广泛应用于智能手机、笔记本电脑、汽车电子等设备中。然而，随着电子产品向小型化、轻量化、高性能方向发展，MLCC的尺寸越来越小，容量却越来越大，这使得其在使用过程中容易出现各种失效问题，其中最严重的就是短路。本文将深入探讨MLCC电容短路的原因、检测方法及预防措施。
短路原因分析
MLCC电容短路通常由外部因素和内部因素共同作用引起。
外部因素
焊接过程中的不当操作：焊接温度过高或焊接时间过长会导致MLCC内部结构损坏，从而引发短路。例如，在回流焊过程中，如果温度曲线设置不当，MLCC可能会因为热应力而产生裂纹。
电路板上的机械应力：电路板的弯曲或扭曲会对MLCC施加过大的力，导致其内部结构破裂。这种破裂可能不会立即导致短路，但在外部温湿度和电压条件的作用下，裂纹会逐渐扩大，最终导致短路。
内部因素
介质击穿：这是由于材料质量问题或制造过程中的缺陷造成的。当施加的电压超过介质的耐压值时，介质会被击穿，导致短路。
内部空洞和裂纹：这些缺陷可能是在烧结过程中由于控制不当或陶瓷粉料内的污染引起的。即使是很小的空洞或裂纹，也可能在使用过程中逐渐扩大，最终导致短路。
检测方法
为了准确分析MLCC电容短路的原因，通常需要进行一系列专业的检测。
外观检查：使用显微镜或超景深数码显微镜检查MLCC的外观，寻找任何可见的裂纹或损坏。这是初步分析的重要步骤。
X射线检查：可以揭示MLCC内部的裂纹或其他不可见的缺陷。对于发现内部结构问题非常有效。
切片分析：通过金相切片处理来观察MLCC的截面，以确定裂纹的起源和传播路径。这是最直接的分析方法，可以提供详细的内部结构信息。
预防措施
预防MLCC电容短路需要从设计、工艺和选型等多个方面入手。
热应力预防
严格遵循器件工艺提供的回流焊或波峰焊温度曲线，并通过组装良品率的积累和分析，不断优化温度曲线。
在返修工艺中，规范烙铁接触焊点的位置和时间，避免局部过热。
机械应力预防
SMT工程中要确保吸嘴参数设定准确，避免因吸嘴磨损或对位不准确导致的压力过大。
在组装工艺中，注意印刷线路板的操作和流转，避免MLCC受到较大的机械应力。
PCB设计时，应避免将MLCC布局在容易受到机械应力的位置，如拼板分离边附近。
功能测试时要特别注意测试顶针的定位，避免因下压导致主板弯曲而使电容器开裂。
电应力预防
在器件选型时，确保实际工作电压低于器件的额定工作电压，留有足够的余量。
在电路设计中增加浪涌保护和静电防护措施，避免过电压冲击。
案例分析
AVX公司针对MLCC破裂问题提出了FlexiTerm解决方案。这种新型电容通过特殊的端电极设计，大大提高了抗机械应力的能力。虽然目前市场上尚未大规模推广，但这一技术为解决MLCC破裂问题提供了新的思路。
在实际生产中，某电子产品制造商发现MLCC电容频繁出现短路失效。通过失效分析发现，主要原因是电容在贴装过程中受到过大的机械应力。具体来说：
贴片机吸嘴头压力设置过大，导致电容在贴装时发生弯曲变形。
焊盘布局不合理，与金属框架焊接端部焊接过量的焊锡，在焊接时受到热膨胀作用力，产生推力将电容举起，形成裂纹。
通过调整贴片机参数、优化焊盘布局和改进焊接工艺，该制造商成功降低了MLCC电容的短路失效率。
总之，MLCC电容短路是一个复杂的工程问题，需要从设计、工艺和材料等多个方面综合考虑。通过科学的检测和分析，可以准确找出失效原因，并采取相应的预防措施，从而提高产品的可靠性和使用寿命。