多层瓷介电容机械应力引起失效模式及解决措施

多层瓷介电容器(MLCC),具有体积小、单位体积容量大、稳定性高、没有极性便于安装等优点，在航空、航天、军事通讯、雷达等领域被广泛应用。上期我们介绍瓷介质电容器不能耐受瞬变的温度过应力（如：电装焊接温度过高、电容器焊接前没有预加热等）热应力失效及解决措施。这期将分析瓷介电容器不能耐受机械应力（如：环氧树脂的热胀冷缩应力，安装部位印制板变形应力或受到外来不明机械应力等）机械应力引起的失效及解决措施。

1、机械应力引起的失效

（1）安装前

(a)机械吸片使用不当

这类缺陷主要是由于真空吸拾头位置过低，在吸拾电容时直接打在了陶瓷电容器的上表面，裂纹基本只在元件的中心位置或附近出现，产品清面隐隐约约的圆环形或新月形的浅色带，见下图2。

这种裂缝很难被发现，通常都只在电容器表面而已，只有当我们做了DPA之后，才可能看到破损的细节图片。

(b)安装前产品碰撞或跌落在地

碰撞可能在产品的瓷体上形成微裂纹，通常肉眼很难发现，但已经降低了瓷体的机械强度。在安装过程中，受到热应力或机械应力，产品沿着原有的微裂纹开裂程度加剧，或在原有裂纹的基础上产生了新的裂纹。

解决措施：

★在贴片时，调整吸嘴的吸力，避免吸嘴接触电容；★ 跌落在地的产品不要使用；★ 对产品进行测试时，也要轻拿轻放，避免产品之间的互相碰撞；★安装好的印刷基板在运输和存放的过程中也尽量轻拿轻放。

（2）安装后

安装在电路板上的电容会受到多种压缩应力、拉伸应力，如下图5所示。

(a)焊料过多

焊接时，产品两端的焊料不均匀，使得两边受到的收缩应力不一致，从而使安装在基板上电容受到了较大的扭曲应力而产生裂纹。这类裂纹往往出现在电容与基板的结合处，延伸到端头部位呈45度角，这种是典型的机械应力裂纹。

(b)电路板的弯曲

电路板在切割、测试、背面组件和连接器安装及最后封装时，若焊接后的电容受到扭曲力，下图7、8是电容受力示意图。

从图9可以看出，应力的起点也在于电容器与基本的结合处，在应力的作用下，出现呈45度角的裂纹。下图10是因基板过大弯曲而产生裂纹电容器的内部图。

解决措施：

★片式电容器两端的焊锡量不得超过其本体高度，焊料控制以电容器厚度的1/3～1/2为宜，如下右图11（即H=1/3W～1/2W）。

★基板上电容器的配置将会影响弯曲时施加于电容器的应力。分折印刷基板时，贴片电容受到的疲劳是按照“分折、剪切、V型槽、穿孔”逐渐增大的。因此，贴装时应该考虑印刷基板的分折过程。在这张图中，电容E受到的机械应力最小。而电容A的位置是我们最不推荐的，离分割面太近，且为垂直安装,在基板分折时,电容器会受到轴向的力,从而引起电容产生裂纹或断裂。分割时，电容器所受机械的负荷压力 A>B=C>D>E

（3）径向引线电容

径向引线电容以直插的方式安装后，与片式电容相比失效的分险可大大地降低，但值得注意的是，对于这种径向引线电容器，安装前后，如果引线受到较大应力，产品端面易受损从而导致瓷体破裂会引起失效。