Zuverlässigkeits- und Fehlermodus von MLCC (Chipkondensatoren)

Vor kurzem habe ich mich darauf vorbereitet, ein Produkt herzustellen, das ausschließlich MLCC-Kondensatoren verwendet. Es integriert einen integrierten Abwärtswandler, der sie verwendet, und MLCC werden auch zur lokalen Entkopplung verwendet.

Meine Prototypen bestanden aus "zwielichtigen" Reflow-Techniken unter Verwendung einer Heizplatte. Im Allgemeinen finde ich 10% der Zeit danach einen kurzgeschlossenen MLCC auf der Platine, der normalerweise gefunden wird, weil die Kappe raucht, wenn Strom angelegt wird.

Im Moment ersetzte ich jedoch eine dieser Kappen durch einen Lötkolben und nachdem ich sie ersetzt hatte, war sie immer noch kurzgeschlossen. Ich habe überprüft, dass es keinen anderen Kurzschluss auf der Platine gibt (denn beim Entfernen zeigten 3,3 V einen Widerstand von einigen kOhm). Es scheint, dass der einfache Vorgang des Lötens der Kappe zu einem Ausfall geführt hat.

Ich habe kürzlich auch einen LCD-Monitor repariert, auf dem ein kurzgeschlossener MLCC auf der T-con-Platine vorhanden war, und einige andere Benutzer in einem beliebten Forum haben dieses Problem als überraschend häufig gemeldet. In diesem Fall wird ein Monitor warm oder heiß, aber nicht annähernd so heiß wie ein Lötkolben - warum können diese also ausfallen?

Ich habe vor, auf diese Boards eine Garantie von fünf Jahren oder länger zu gewähren, aber ich kann dies nur tun, wenn ich sicher bin, dass das Board in der Lage ist, normale Bedingungen zu überstehen.

Die Kappen sind 0603 (100n, 10u 6,3 V), 0805 (22u 6,3 V) und 1206 (10u 35 V). Alle sind X5R oder X7R. Es gibt einige 18pF-Kappen für den Kristall, aber ich habe noch nie gesehen, dass diese versagen - ich vermute, dass sie eine andere Technologie als MLCC sind.

Einige Kappenhersteller stellen ihre eigenen Teile her. Einige kaufen Kappen von einer kleineren Manufaktur, wobei die Rollen in der Fabrik umbenannt werden. Achtung. Ich habe 2002 eine mlcc-Fehleruntersuchung durchgeführt und angefangen, Kappen auf einer Rolle unter einem Mikroskop zu untersuchen. 3/10 kam von der Rolle gerissen. Ein Riss führt früher oder später zu einem Kurzschluss. Risse sind auch unter dem Mikroskop nicht erkennbar. Sie können sich als subtile Farbverschiebung darstellen, wenn sich der Riss unter der Oberflächenschicht befindet. Einige Risse können ausreichen, um sofort einen Kurzschluss zu zeigen. Nicht alle. Der Hersteller des Herstellers identifizierte in diesem Fall schließlich einen Trichter, in dem die Kappen Risse bekamen.

MLCC sind sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung. Besonders größer als 1210 Größen. Ich habe einmal eine große Bypass-Kappe neben einem schweren mechanischen Stecker gefunden. Das nächste Befestigungsloch war 2 "entfernt! Während der Installation des Geräts brachen sie mit einer Geschwindigkeit von 5/10. Ein Bruchteil davon fing Feuer. Das Feuer brannte weiter, bis es das Kupfer schmolz und die Stromverbindung unterbrach.

Ein weiterer Effekt eines Risses ist eine Verringerung der maximalen Arbeitsspannung der Kappe. Es könnte für 200 V spezifiziert sein. Aber sobald es geknackt ist, kann es bei 40 V zusammenbrechen. Gebrochene Kappen gehen in meinem Labor beim Testen in Flammen auf - sogar unter ihrer Nennspannung.

Eine andere Möglichkeit, Kappen aufzuwärmen, besteht darin, ihren maximalen Wechselstrom zu überschreiten. Man kann sich Kappen leicht als Geräte mit Verlustleistung vorstellen. Besonders der höhere Q mlcc. Aber sie sind es nicht. Berechnen Sie die Verlustleistung in Kappen und überschreiten Sie nicht die Grenzwerte für Leistung / Wechselstrom. Erscheint häufig in Stromkreisen und Wandlern.

MLCCs versagen aus einer Vielzahl von Gründen, einschließlich mechanischer Beanspruchung (Board Flex) und Thermoschock. Sie reagieren sehr empfindlich auf den Herstellungsprozess. Geben Sie "Fehlermodi für Keramikkondensatoren" in Google ein und Sie finden alle Daten, die Sie jemals benötigen werden.

Bei dem von Ihnen beschriebenen CRT-Problem werden die betreffenden Kondensatoren höchstwahrscheinlich während der Montage latent beschädigt, was ihre Lebensdauer vorzeitig verkürzt und zu frühen Feldausfällen führt. Die warme Umgebung kann ein wenig zur Ausfallrate beitragen, aber ich bezweifle, dass ein richtig dimensioniertes, richtig gelötetes Teil allein aus diesem Grund ausfallen würde.

MLCC-Nacharbeiten sollten nicht mit einem Bügeleisen durchgeführt werden. Ein Heißluft-Nacharbeitswerkzeug sollte verwendet werden, um das gesamte Teil gleichmäßig zu erwärmen, so dass es auf seinen Pads "zurückfließt", und es dann mit einer Pinzette oder einem anderen Werkzeug zu entfernen. Der Austausch ist ähnlich - erwärmen Sie das Teil auf den Pads gleichmäßig, so dass es wieder fließt, entfernen Sie dann die Luft und lassen Sie das Lot erstarren. Zu viel Hitze mit einem Bügeleisen kann das Teil sowohl beim Entfernen als auch beim Ersetzen beschädigen. Ich glaube, dass IPC die Heißluftüberarbeitung für MLCCs vorschreibt, da sowohl mein derzeitiger als auch mein ehemaliger Arbeitgeber diese Richtlinie für versandfähige Waren strikt durchgesetzt haben.

Wir haben die Praxis übernommen, 2 MLCC in Reihe zu stapeln und im rechten Winkel für alle Entkopplungskappen zu montieren, die kontinuierlich mit Strom versorgt werden. Wir montieren sie auch im rechten Winkel, damit Singulationsspannungen, die eine Kappe knacken, die andere nicht reißen. Da sie praktisch immer kurz ausfallen, verbleibt 1 der Kappen noch im Stromkreis.

Hersteller von MLCC-Kondensatoren verfügen über zahlreiche Informationen zum Löten und Montieren. Das Handlöten trägt wesentlich zum Versagensmechanismus bei (25 Jahre Auftragsfertigung). Je größer die Kappe 1206, 2512, 2225 usw. ist, desto anfälliger für Wärmeschock und Versagen. Beim Handlöten die Komponenten mit einer Heizplatte erhitzen, um den T-Schock zu verringern. Viele große Unternehmen verbieten das Handlöten von MLCC-Kondensatoren auf ihren Produkten. Mechanische Beanspruchungen, insbesondere das Depanelisieren mit einem Rotationsschneider, verursachen viele schlechte Komponenten, LEDs und MLCCs. Die Entwurfsorientierung der MLCC-Länge sollte senkrecht zur möglichen Flexlänge der Leiterplatte sein. Halten Sie sich von potenziellen Spannungspunkten fern, z. B. Befestigungslöchern, E / A-Anschlüssen usw. KAUFEN Sie hochwertige Komponenten. Wenn Pennies und Nickel das Produkt machen oder brechen,