陶瓷電容(MLCC)落下後破裂並掉落分析(應力)

陶瓷電破裂掉落分析陶瓷電破裂掉落分析

這是前一陣子工作熊公司產品執行落下測試後發現電路板上有陶瓷電容(MLCC)破斷裂掉落的問題,經過初步的分析後發現電路板的焊墊以及電容零件上的鍍層都還殘留在電路板上,而且電容本身開裂的位置發生在端點以外的地方。

依此現象研判,應該是遭受到外力而使得電容發生破裂的典型問題,個人認為這種破裂的現像很像電路板彎曲而造成的應力所致,因為這款電路板的板子厚度只有1.2mm,而破裂位置的零件則座落在電路板的板邊直角以內大約25mm的位置。第二個理由是這裡總共有兩顆一模一樣的電容零件,看起來反而是離板邊比較遠的電容,破裂及掉落的機會比較大,這可能是距離板邊比較遠,所以板子彎折的幅度反而比較大的緣故。







不過這只是我個人的看法,其他人還是有不同的意見,因為零件旁邊就有一顆螺絲將電路板鎖在塑膠下殼上,理論上不應該有板彎的機會才是。關於這點,個人認為應該是落下實驗(drop impact test)中外殼受到撞擊以致塑膠變形彎曲,連帶使得機殼內部的電路板跟著彎曲所致。

陶瓷電破裂掉落分析陶瓷電破裂掉落分析

後來我們把將整機連同破裂的電容零件送到電容的日本原廠作分析,報告回來說是【機械應力】所引起的電容破裂現象,他們也認為板子彎曲是主要原因,電容應該是被板子彎曲後拉扯而造成的破裂,所以破裂的地方才會從端點外緣以約45度角的方向裂開,而且應力(STRESS)應該是發生在焊接作業完成之後。

▼有人認為電容旁邊已經有螺絲將電路板固定於機殼上了,不應該發生電路板彎曲的現象才對。
有人認為電容旁邊已經有螺絲將電路板固定於機殼上了,不應該發生電路板彎曲的現象才對。有人認為電容旁邊已經有螺絲將電路板固定於機殼上了,不應該發生電路板彎曲的現象才對。

▼電容廠商的分析報告結論,雖然廠商的結論不一定最正確,但照片不會騙人。
電容廠商的分析報告結論,雖然廠商的結論不一定最正確,但照片不會騙人。

▼從破裂的現象與電容廠商切片的照片看來,破裂的痕跡從端接處以斜角方向裂開,電容零件的確像是機械外應力所造成的破裂。
從破裂的現象與電容廠商切片的照片看來,破裂的痕跡從端接處以斜角裂開,電容零件的確像是機械外應力所造成的破裂。

從破裂的現象與電容廠商切片的照片看來,破裂的痕跡從端接處以斜角裂開,電容零件的確像是機械外應力所造成的破裂。


延伸閱讀:
多層陶瓷電容(MLCC)的基本原理
MLCC多層陶瓷電容破裂的可能原因
超音波熔接 ─ 埋植螺絲塑膠柱破裂的可能原因
BGA錫裂,使用應變片(Strain Gauge)量測電路板到底那個環節產生較大變形量

訪客留言內容(Comments)

若應力來自於機械應力
熊大可以去量測stress gage
看當螺絲鎖上的一瞬間的應力是多少,
我沒記錯的話,無鉛製程的應力標準要在450µ stress以下
若是超過這個標準以上,則有錫裂或零件破損的風險存在
這時就要考慮使用治具或是變更作業方式來解決平坦度的問題
避免瞬間的過大彎曲造成不良

除了螺絲鎖上的扭力要注意之外,上下殼組裝時,是否有BOSS撞擊到電容的可能呢?

另外螺絲鎖上後,還要看螺絲鎖附的數量及位置,因為當外殼受到衝擊時

板子還是有變型的可能性,早期在做可靠度(衝擊或落下)時,通常會發生BGA錫裂的狀況

Barret;
謝謝您的建議,的確落下試驗時大部份會掉落的都是BGA,但是這款確是電容,才特別提出來聽聽大家的意見。
檢查過這款產品不會有BOSS撞擊的可能。

1.想是说是否有连板,如果是连板的话,会不会是裁板时的应力,已经提前造成crack,所以QRE时,问题恶化
2.从设计的角度来说,MLCC应该平行于板边摆放,就是说你这两颗料是否应该转90°(具體可以參考datasheet,里面有廠商建議擺放的方式,尤其是大的size)
以上是個人看法…

Grant;
謝謝你的意見
1. 裁板使用router,應力已經減到最小。
2. MLCC轉角度前應該要了解應力的方向,個人覺得可能轉45度比90度好,但還是應該先確認應力方向。

您好!
看掉落的電容位置,建議查一下您圖中所標示的這個地方. 這個位置在裝PCB板和鎖螺絲時,可能有Bending應力存在!

圓月彎刀;
我也認為有應力存在,但是RD認為沒有問題。

另外一個可能是: 落下實驗時,板子在”上下殼螺絲柱”這個位置是瞬間抖動或者與螺絲柱相撞,這樣板子有變形可能.

@工作熊:我也認為有應力存在,但是RD認為沒有問題。
==》您好!可以實驗來驗證到底有沒有應力存在.
在電容斷裂的位置安放一片Strain Gauge,板子組裝與殼子過過程中監測鎖螺絲時是否有造成大的形變,將最大形變圖抓出來;如果組裝沒發現造成大的形變,則完全組裝整機后,再做落下實驗,監測strain Gauge整個形變的圖形,看其最大形變量和持續時間是多久.

圓月彎刀;
可惜公司每有 Strain Gauge,有跟RD提過,但是它們發現A家電容的供應商會破,B家的部會破。最後判定是B家的電容有問題。

@工作熊:
B家的不會破,不代表那裡不存在應力. 有些廠商的材料可能設計了能夠耐一定的應變,此時暫時不顯示出來失效現象;但是隨著環境溫度和濕度變化,這裡在可能承受機構應力和電應力雙重應力下,逐步失效. 這是field端才會發生的風險.

圓月彎刀,
同意你的看法,這種解法只是「頭過身就過」的想法,但這是RD與DQ的範圍了,製造端只能建議,因為是在落下的時候才破裂,表是某一廠牌的MLCC比較不耐衝擊,所以後來把不耐衝擊的那家倒楣的廠商拿掉了。

想請問一下這問題您的解決方式是什麼?我們公司最近也碰類似狀況,最後是點膠解決

把有問題的廠商拿掉。

RJ11,RJ45 線路周圍會有防雷殛設計
此區會大範圍ground未鋪銅 也無其他線路
未鋪銅區的PCB比有鋪銅區域軟很多
尤其兩區連接有較大板彎易造成錫裂
除trace外應避免擺件
照片中電容剛好跨在未鋪銅區與有鋪銅區域

傑洛米,
這確實有可能,只是不管怎麼摔,就是有一家供應商沒事,另一家供應商就是有事。


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)