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PCB应变过大导致电容失效分析,这样操作应变测试

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    2022-11-17 15:49
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2022-12-1 10:03 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式

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    应变测试可以量化零件所在位置的应变,而根据这个量化的应变来判断零件破裂的风险,从而为改善措施提供方向。
    6 `# _4 Q. M6 H/ p( O' p5 x  R- P

    . ^  ?( D! B2 `3 q& Q; ]
    MLCC:多层陶瓷电容器 。
    微应变:是一个无量纲的物理量,当一个PCBA受到外力的作用,PCBA就会发生一个形变,拉伸变长应变为正,压缩变短应变为负,行业一般极限参考500μe。主应变:一个平面中最大和最小的正交应变,互相垂直起所在的方向切应变为“0”。
    应变率:是用来描述应变变化的快慢的程度。应变的变化量除以这个变化被测量到的时间间隔。应变率也是用来衡量元件破裂的风险,多用于衡量BGA锡点的破裂风险。对于MLCC,主要用应变来衡量元件的破裂风险,对于应变率一般客户没有要求的话,极限值一般参考100000μe/s。
    引言:MLCC以其低等效串联电阻,体积小,效率高等特性广泛地应用到各类电子产品当中。但由于陶瓷本身的脆性,导致MLCC在抗变形能力差,从而给电子产品的制造带来了风险和增加了难度。在PCBA生成中,即使MLCC上有裂缝却仍能工作一段时间,所以多数MLCC破裂的情况在工厂端都测试不出来。当这些破裂的MLCC在经过电和热循环后,裂缝会慢慢增大直至电极间短路或者开路而最后失效。由于MLCC的破裂具有一定的潜伏性,因此给产品的可靠性带来了很大的危害。
    而通过应变测试来量化制程中MLCC所在的位置应变,可以很方便和直观的知道MLCC在那些工序中有比较大的应变,和同一个工序中那些MLCC所在的位置有比较大的应变。
    3 [0 V% Y+ t7 K- K

    $ E& I8 b3 |* W8 c. w, E' n: h
    案例分析:
    走刀式分板导致MLCC破裂。一家做咖啡机的厂商,在一批出货的一款咖啡机过程中,共收到几十台有相同不良现象的机台,经过电路分析发现,不良是由MLCC C134导致的。而通过切片分析,发现C134上的裂纹是典型的机械应力裂纹,是由PCB变形导致的。看其中一个MLCC的图片(红色箭头处是裂纹):
      N1 O: |$ ]6 |/ N

    5 X  G9 v/ D5 N5 C" @2 v
    通过应变测试,发现分板制程中C134处的产生的应变最大。C134的距离板边的距离如下图所示,C134与分板边的距离约3MM.(贴敷好应变片的PCB,如下图:)

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    4 X7 }# n% z  E. P& `6 c( B( y8 ]
    对整个分板过程进行监测,如下图:& ?% _4 `7 D5 Y3 E( f' b
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    分板结束,如下图:

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    应变测试结果(P&D Strain)如下:最大主应变值为2269.3μe,远超过目前行业对MLCC的应变标准±500ue,MLCC破裂风险很高,成为了导致PCB失效的潜在杀手。
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    Strain VS Rate VS PWB点位图如下:

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    当通过应变测试得知,C134是由于走刀分板制程中的应变而失效,公司找到分板机供应商,对设备进行调整后应变测试结果如下:

    : q% \6 F; h1 b7 N3 B
    0 d( f9 O6 J5 h% r

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    对整个分板过程进行实时监测,波形图如下图:
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    Strain VS Rate VS PWB点位图如下:
    7 g0 S" t$ ~0 h
    - ]( F1 a7 r4 y# Z2 v& X5 L
    得知结论:对PCBA生成工序进行应变测试,然后根据测试结果分析,对生成设备或者治具进行调整,降低外部机械力对PCBA产生的影响,有效的控制风险,提升失效率。  w5 j# |% A( |; S: e* f
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    2022-12-26 15:46
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2022-12-1 16:04 | 只看该作者
    MLCC的破裂具有一定的潜伏性
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    [LV.10]以坛为家III

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    发表于 2022-12-1 11:38 | 只看该作者
    真是好东西,很是稀饭,很有内涵和美味,尝鲜一下
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    2023-1-3 15:10
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    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2022-12-1 11:00 | 只看该作者
    陶瓷本身的脆性会导致MLCC在抗变形能力差
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