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PCB应变过大导致电容失效分析,学习操作应变测试

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发表于 2022-10-14 11:08 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 zxshunine 于 2022-10-14 11:09 编辑 ) S; ^3 D5 L( ~  w3 t# k# j) {

3 T6 B3 y4 ?7 t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。
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MLCC:多层陶瓷电容器 。3 X  j9 R# q! H+ I% `2 Y
- @* A- Q7 F4 q. w
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”。
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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。
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$ z/ i+ f1 G  k, U' ?( l5 S& i9 z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。
! c/ W/ n: N- N( {
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):
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3 {) P% {2 x4 R, b" A

* U" Q; K! |& K6 g9 F" n' {* m, Q+ m# n( S0 W* e0 E
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:)
* Y4 T, c3 u/ q2 I& h0 ]
: B; V. }- h  z- ^! k: G
  x) O8 R' y% q8 t/ m3 }) f

, A  _2 U. Q# V& j对整个分板过程进行监测,如下图:
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. E- L/ y: }. l: y, [# z- c2 g& _+ H: g+ u  K: l; O% g3 f
分板结束,如下图:. N3 l- [/ d- w

/ L8 ^! }* A5 }" W% Y' h7 G

+ ^5 P( G9 ]  e7 n7 e
$ e% |5 {& i- ]: v/ A+ ~/ U/ s6 x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。
5 t& w$ s4 z  X: }3 H: ~4 o! L' M. C

2 K! S2 n( \- @

/ |0 o# B* z6 A6 Z0 r) a
: s' ^2 s* n* sStrain VS Rate VS PWB点位图如下:
2 Z6 r+ u, y7 g. d4 u! Z* Z3 ?2 ~& a/ p2 Q% w" C

- t9 O2 C8 c2 e5 A3 m# Z  e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:
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( M1 X! l1 }/ s, q/ L) G
, T9 B; O# g2 m! s. X) I4 t( E
9 C7 N8 r8 B# A, `+ }
对整个分板过程进行实时监测,波形图如下图:
4 u6 H7 f  t6 F
5 G8 T! p+ f; R
Strain VS Rate VS PWB点位图如下:
; A" i5 }- O8 X5 c- S
+ X0 ]! p" i: |* {: [

' a) b% I8 b/ G! `0 p1 D8 I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。9 `1 r; M" A3 @% H2 @! O' z7 x
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    2#
    发表于 2022-10-14 13:27 | 只看该作者
    MLCC具有低等效串联电阻,体积小,效率高的特性
  • TA的每日心情
    开心
    2022-11-22 15:53
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    [LV.1]初来乍到

    3#
    发表于 2022-10-14 15:37 | 只看该作者
    陶瓷电容的脆性,导致MLCC的抗变形能力差
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