Modalità di affidabilità e guasto di MLCC (condensatori di chip)

Di recente mi sono preparato a fabbricare un prodotto che utilizza esclusivamente condensatori MLCC su tutta la linea. Integra un convertitore buck integrato che li utilizza e gli MLCC vengono utilizzati anche per il disaccoppiamento locale.

I miei prototipi consistevano in tecniche di riflusso "sfuggenti" usando una piastra calda. Generalmente, il 10% delle volte dopo aver fatto questo, trovo un MLCC in corto sulla scheda, di solito trovato perché quando viene applicata l'alimentazione, il tappo fumerà.

Tuttavia, proprio ora stavo sostituendo uno di questi tappi con un saldatore e dopo averlo sostituito, era ancora in corto. Ho verificato che non c'erano altri cortocircuiti sulla scheda (perché quando rimosso 3.3V ha mostrato alcuni kohms di resistenza). Sembra che la semplice operazione di saldatura del cappuccio abbia causato il fallimento.

Recentemente ho anche riparato un monitor LCD con un MLCC in corto sulla scheda T-con e alcuni altri utenti su un forum popolare hanno segnalato questo problema come sorprendentemente comune. Ora, in questo caso, un monitor si riscalda o si surriscalda, ma non è così caldo come un saldatore - quindi perché potrebbero non funzionare?

Ho intenzione di offrire una garanzia di cinque anni o forse più a lungo su queste schede, ma posso farlo solo se sono sicuro che la scheda è in grado di sopravvivere in condizioni normali.

I tappi sono 0603 (100n, 10u 6.3V), 0805 (22u 6.3V) e 1206 (10u 35V). Tutti sono X5R o X7R. Ci sono alcuni tappi da 18pF per il cristallo, ma non li ho mai visti fallire - sospetto che siano una tecnologia diversa dall'MLCC.

Alcuni venditori di cappellini realizzano le proprie parti. Alcuni acquistano cappellini da una manifattura più piccola con le bobine re-marchiate al fab. Attento. Ho preso parte a un'indagine sul fallimento della mlcc nel 2002 e ho iniziato a ispezionare i tappi su una bobina al microscopio. 3/10 è uscito dalla bobina incrinata. Una crepa prima o poi porterà ad un corto. Le crepe non sono evidenti nemmeno al microscopio. Possono presentare una leggera variazione di colore se la fessura si trova sotto lo strato superficiale. Alcune crepe possono essere sufficienti per presentare immediatamente un corto. Non tutto. Il produttore del venditore in questo caso alla fine ha identificato una tramoggia in cui i tappi si stavano rompendo.

Gli MLCC sono molto sensibili alle sollecitazioni meccaniche. Particolarmente più grande delle dimensioni 1210. Una volta ho trovato un grande cappuccio di bypass dell'alimentazione adiacente a un connettore meccanico pesante. Il foro di montaggio più vicino era a 2 "di distanza! Si stavano rompendo a una velocità di 5/10 durante l'installazione dell'unità. Una frazione di quelli prendevano fuoco. Il fuoco continuava a bruciare fino a quando non scioglieva il rame, interrompendo la connessione di alimentazione.

Un altro effetto di una crepa è una riduzione della massima tensione di lavoro del cappuccio. Potrebbe essere specificato per 200 V. Ma una volta rotto potrebbe rompersi a 40 V. I cappucci incrinati hanno preso fuoco nel mio laboratorio quando sono stati testati, anche al di sotto della loro tensione nominale.

Un altro modo per riscaldare i cappucci è superare la loro corrente massima in ca. È facile pensare ai tappi come a dispositivi a dissipazione zero. Soprattutto il Q mlcc più alto. Ma non lo sono. Calcola la potenza dissipata in maiuscolo e non superare i limiti di corrente / corrente alternata. Si presenta comunemente nei circuiti di potenza e nei convertitori.

Gli MLCC falliscono per una serie di ragioni, tra cui stress meccanico (flex della scheda) e shock termico. Sono molto sensibili al processo di fabbricazione. Digita "modalità di guasto del condensatore ceramico" in Google e troverai tutti i dati di cui avrai mai bisogno.

Per quanto riguarda il problema CRT che hai descritto, molto probabilmente i condensatori in questione vengono danneggiati in modo latente durante il montaggio, il che accorcia prematuramente la loro vita portando a guasti sul campo precoci. L'ambiente caldo può contribuire un po 'alla percentuale di guasti, ma dubito che una parte di dimensioni adeguate e saldata correttamente fallirebbe solo per questo.

La rilavorazione MLCC non deve essere eseguita con un ferro da stiro. Uno strumento di rilavorazione ad aria calda dovrebbe essere utilizzato per riscaldare uniformemente l'intera parte in modo che "si rifletta" sui suoi cuscinetti, quindi rimuoverlo con una pinzetta o qualche altro strumento. La sostituzione è simile: riscaldare uniformemente la parte sugli elettrodi in modo che si rifletta, quindi rimuovere l'aria e lasciare solidificare la saldatura. Troppo calore con un ferro da stiro può danneggiare la parte sia durante la rimozione che durante la sostituzione. Credo che l'IPC imponga la rilavorazione dell'aria calda per gli MLCC, poiché sia ​​il mio attuale che il mio ex datore di lavoro hanno applicato rigorosamente questa politica sui beni spedibili.

Abbiamo adottato la pratica di impilare 2 MLCC in serie e montarli ad angolo retto per eventuali tappi di disaccoppiamento alimentati in modo continuo. Li montiamo anche ad angolo retto in modo che la singolazione sottolinei che spezzare un cappuccio non si spezzerà l'altro. Dal momento che praticamente non riescono sempre a corto, rimani con 1 dei tappi ancora nel circuito.

I produttori di condensatori MLCC dispongono di molte informazioni relative a operazioni di saldatura e montaggio e cosa non fare. La saldatura manuale contribuisce ampiamente al meccanismo di fallimento (25 anni di produzione a contratto). Più grande è il cappuccio, 1206, 2512, 2225 ecc., Più è suscettibile a shock termici e guasti. In caso di saldatura manuale, riscaldare i componenti con piastra riscaldante per ridurre il Tshock. Molte grandi aziende vietano la saldatura manuale dei condensatori MLCC sui loro prodotti. Lo stress meccanico, in particolare la depanelizzazione con una taglierina rotante, crea molti componenti difettosi, LED e MLCC. L'orientamento del design della lunghezza MLCC dovrebbe essere perpendicolare alla potenziale lunghezza del PCB. Tenere lontano da potenziali punti di stress, ad esempio fori di montaggio, connettori I / O ecc. ACQUISTA Componenti di qualità. Se centesimi e nichel creano o distruggono il prodotto,