工程师必看@@!MLCC的焊锡裂纹@@对策@@@@

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本文介绍@@MLCC(Multilayer Ceramic Chip Capacitor, 积层贴片陶瓷片式电容器@@)发生焊锡裂纹@@的主要原因@@和对策@@。

焊锡裂纹@@的主要发生原因@@@@

MLCC的焊锡裂纹@@不仅会在焊锡工序等@@制造工序中产生@@,同时也会在推出市场后在严酷的使用条件下产生@@。发生原因@@主要为@@以下几项@@。

(1) 热冲击@@、温度循环导致热疲劳@@
在高温@@/低温的反复温度变化的环境@@下@@,因@@MLCC与@@PCB的热膨胀系数之差导致热应力施加于焊锡接合部位后发生@@。此外@@,在焊接工序中@@,也会因@@为@@温度管理不完善而导致该情况发生@@。

(2)无铅焊锡@@
出于环保目的考虑而使用的无铅焊锡@@@@,其质地坚硬易碎@@,与@@以往的共晶焊锡相比@@,更容易发生焊锡裂纹@@@@,因@@此@@需要特别注意@@。

焊锡裂纹@@的情形@@(切面@@)

图@@1:焊锡裂纹@@的情形@@(切面@@)

焊锡裂纹@@的主要发生原因@@@@

MLCC的焊锡裂纹@@不仅会在焊锡工序等@@制造工序中产生@@,同时也会在推出市场后在严酷的使用条件下产生@@。发生原因@@主要为@@以下几项@@。

(1) 热冲击@@、温度循环导致热疲劳@@
在高温@@/低温的反复温度变化的环境@@下@@,因@@MLCC与@@PCB的热膨胀系数之差导致热应力施加于焊锡接合部位后发生@@。此外@@,在焊接工序中@@,也会因@@为@@温度管理不完善而导致该情况发生@@。

(2)无铅焊锡@@
出于环保目的考虑而使用的无铅焊锡@@@@,其质地坚硬易碎@@,与@@以往的共晶焊锡相比@@,更容易发生焊锡裂纹@@@@,因@@此@@需要特别注意@@。

焊锡裂纹@@的主要发生原因@@@@及其影响@@

图@@2:焊锡裂纹@@的主要发生原因@@@@及其影响@@

焊锡裂纹@@对策@@中需特别注意的应用及基板@@

焊锡裂纹@@产生的主要原因@@为@@热冲击@@@@、温度循环导致的热疲劳以及使用硬脆的无铅焊锡@@@@。

因@@此@@,在会产生急剧@@加热@@(急剧@@)或急剧@@冷却@@(急冷@@)等@@周温度急剧@@变化@@(热冲击@@)的环境@@,例如汽车发动机舱等@@高温发热部位周围的封装应特别注意@@。

此外@@,安装在室外等@@温度反复变化的环境@@下的产品@@,例如太阳能发电@@、风力发电@@、基地局@@等@@基础设施由于其维护周期长@@,因@@此@@需要注意焊锡裂纹@@对策@@@@。

需要焊锡裂纹@@对策@@的应用@@

图@@3:需要焊锡裂纹@@对策@@的应用@@

1. 由金属端子@@"分散@@"热冲击@@的金属支架电容@@

金属支架电容是一@@款在端子电极上安装金属端子的@@MLCC,分为@@单体型@@(单层@@)与@@堆双层@@型@@(双层@@:双重@@)2类@@。(图@@4)。

金属支架电容的结构@@

图@@4:金属支架电容的结构@@

对于耐热冲击@@的接合强度@@

TDK的金属支架电容对于焊锡裂纹@@拥有极高的抑制效果@@。图@@5为@@3000次循环热冲击@@的截面比较图@@@@,从图@@中可以看出@@,一@@般@@端子产品相比金属支架电容@@,其焊锡更易劣化@@。特别在@@2000次循环以上@@,其差异更加明显@@。

热冲击@@试验结果@@

图@@5:热冲击@@试验结果@@(一@@般@@产品与@@金属支架电容的比较@@)

基板弯曲模拟@@的比较@@

通过焊锡接合于基板上的一@@般@@产品与@@金属支架电容的基板弯曲模拟@@如图@@@@6所示@@。因@@热冲击@@及基板弯曲等@@产生的应力会集中于焊锡接合部@@,此时一@@般@@产品极易产生焊锡裂纹@@@@,而金属支架电容的金属端子会吸收应力@@,因@@此@@减少了焊锡裂纹@@的产生@@。

基板弯曲模拟@@

图@@6:基板弯曲模拟@@(一@@般@@产品与@@金属支架电容的比较@@)

【金属支架电容的特点@@】

  • 通过在外部端子中使用金属端子@@,吸收因@@热冲击@@及基板弯曲所产生的应力@@。同时提高耐振动性@@。
  • 2段型产品中可通过并列使用@@2个相同容量电容器的电路等@@来削减封装面积@@。
  • 相比铝电解电容器@@,ESR、ESL更低@@。

【主要用途@@】

  • 车载@@应用@@(EPS、ABS、EV、HEV、LED灯等@@@@)
  • 平滑电路@@、DC-DC转换器@@、LED、HID
  • 急剧@@温度变化的使用环境@@、压电效应对策@@

2. 采用耐热冲击@@性优异的树脂电极@@层@@,耐摔性强的树脂电极@@品@@

一@@般@@MLCC端子电极的@@Cu底材层均进行了镀@@Ni及镀@@Sn。而树脂电极品是一@@款在镀@@Cu及镀@@Ni层中加入导电性树脂层的@@MLCC(图@@7)。

一@@般@@端子产品与@@树脂电极品端子的不同点@@

图@@7:一@@般@@端子产品与@@树脂电极品端子的不同点@@

树脂层吸收热冲击@@导致焊锡接合部膨胀收缩而产生的应力以及基板弯曲应力等@@@@,抑制焊锡裂纹@@的产生@@。

粘合强度下降率约为@@以往产品的一@@半@@

TDK的树脂电极@@MLCC的特点在于拥有极其优异的耐热冲击@@性@@。图@@8为@@一@@般@@端子产品与@@树脂电极品在经过热冲击@@后粘合强度试验的接合强度比较图@@表@@@@。为@@3000次循环的热冲击@@@@(-55 to +125℃/3000cyc.)数据@@。一@@般@@产品的粘合强度约下降@@90%,而导电性树脂端子型仅下降了约@@50%。

粘合强度的下降率@@

图@@8:粘合强度的下降率@@(一@@般@@端子产品与@@树脂电极品的比较@@)

【树脂电极品的特点@@】

  • 改善基板对于弯曲@@、掉落冲击@@、热冲击@@(热周期@@)的抵御能力@@。
  • 由导电性树脂吸收外部压力@@,保护焊锡的接合部与@@原件@@。

【主要用途@@】

  • 用于对需要使用焊接了积层贴片陶瓷片式电容器@@的基板的模块进行@@"弯曲裂纹@@"对策或预防@@
  • 用于安装于铝基板上的电气电路@@、对于弯曲需具备@@强耐久性且焊锡接合部存在问题的@@SMT
  • PC、智能钥匙@@、汽车多媒体@@、开关电源@@、基地局@@、车载@@应用@@(ECU、ABS、xEV等@@)

" MLCC的焊锡裂纹@@对策@@@@"总结@@

电容器与@@基板的接合部施加应力后会产生@@"焊锡裂纹@@",从而可能引起金宝博@@手机登录@@ 脱落@@、开路故障等@@@@。

汽车发动机舱或拥有其他热源的设备@@等@@暴露于热冲击@@@@、温度循环中的设备@@@@;实现无维护的基础设施@@;硬脆的无铅焊锡@@的接合需要特别注意@@。

各产品的特点于表@@@@9中进行了总结@@@@。

客户可根据用途选择产品@@,从而提高产品可靠性@@。

表@@9:MLCC焊锡裂纹@@对策@@的比较@@

MLCC焊锡裂纹@@对策@@的比较@@
文章来源@@:TDK官网@@@@

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