Mlccコンデンサの故障原因分析 | 張師福 | 著 2024 年 1 月

この論文の目的は、積層セラミックコンデンサ (MLCC) の故障原因を分析することです。 MLCC コンデンサは電子製品によく使われる部品の 1 つですが、その特殊な構造と使用環境により、故障が発生しやすくなります。 したがって、MLCC コンデンサの故障の原因を理解することは、製品の信頼性を向上させ、耐用年数を延ばすために重要です。 この論文では、まず MLCC コンデンサの構造と動作原理を紹介し、次に熱ストレス、機械ストレス、電圧ストレス、湿度、環境要因など、MLCC コンデンサの故障につながる主な要因を詳細に分析します。 さらに、故障原因の相関関係と、適切な設計および製造対策によって MLCC コンデンサの故障確率を低減する方法についても説明します。

MLCCコンデンサの構造は何ですか

積層セラミックコンデンサは、 コンデンサ セラミック誘電体振動板に印刷電極（内部電極）を重ね合わせたもので、一度の高温焼成によりセラミックチップを形成し、金属層（外部電極）を封止したものです。チップの両端。

MLCCコンデンサの特徴:

機械的強度：硬くてもろい、これが 機械的 セラミック材料の強度特性。

熱脆性: MLCC の内部応力は非常に複雑であるため、温度衝撃に耐える能力は限られています。

コンデンサの故障の一般的な原因は何ですか? 注意事項は何ですか?

はんだ量が不適切

温度が変化すると、余分なはんだによってチップコンデンサに高い張力がかかり、コンデンサやコンデンサのキャップの内部破壊が発生します。クラックは通常、はんだの少ない側に発生します。 はんだが少なすぎると、溶接強度が不足し、PCB 基板からの静電容量が不足し、断線故障が発生します。 電子部品サプライヤー コンデンサの品質問題を根本から解決できます。Joinwinでは品質保証を購入でき、優れたアフターサービス電子部品があります。

墓石効果

リフロー溶接プロセスでは、はんだが溶けた後のパッチ要素の電極の両端の表面張力の不均衡により回転モーメントが生じ、これがコンポーネントの一端を引っ張って仮想溶接を形成します。 回転モーメントが大きい場合、部品の端が引き上げられ、トゥームストーン効果が発生します。理由: 両端の電極サイズの差が大きいため、 錫のコーティングは均一ではありません。 PCB パッドのサイズが異なり、汚れや水、酸化があり、パッドに穴が埋められています。 はんだペーストの粘度が高すぎるため、錫粉が酸化します。対策:

1. 溶接前に PCB 基板を洗浄して乾燥させ、表面の汚れや水を除去します。

2.溶接前に左右のパッドのサイズが同じであることを確認してください。

3.はんだペーストは長時間放置せず、溶接前に十分に撹拌してください。オントロジーの欠陥 – 内部要因

セラミック媒体内の空隙

理由：

1.誘電体膜の表面に不純物が吸着している。

2.電極印刷工程で不純物が混入します。

3.内部電極スラリーに不純物や有機物が混入しており、分散が均一ではありません。

熱応力亀裂

コンデンサが過度の熱応力衝撃を受けると、発生する亀裂の形状は固定されず、さまざまな部分に分布する可能性があり、コンデンサの側面に水平亀裂が形成されます。

理由：熱応力クラックの発生とコンデンサ自体の溶接耐熱性の不適格性は、製造プロセスにおける熱衝撃の導入に関連しています。 考えられる理由としては、はんだごての不適切な修理、SMT 炉の温度が不安定である、炉の温度曲線の変化速度が速すぎるなどが考えられます。

対策：

(1) MLCC の温度特性とサイズを考慮してプロセスを行う必要があります。 1210を超える大型MLCCは加熱ムラや破壊応力が発生しやすいため、ウェーブ溶接は使用しないでください。

(2) 溶接装置の温度カーブ設定にご注意ください。 パラメータ設定では、温度ジャンプは 150℃以下、温度変化は 2℃/s 以下、予熱時間は 2 分以上、溶接後の補助冷却装置は使用できません。炉温とともに自然冷却する必要があります。

(3) 手溶接の前に、溶接前の予熱プロセスを増やし、手溶接の全プロセス中にはんだごての頭がコンデンサの電極や本体に直接接触しないようにしてください。 再溶接ははんだ接合部が冷えてから行い、回数は2回以内としてください。

電気ストレスクラック

過度の電気的ストレスは製品に不可逆的な変化を引き起こし、電圧破壊として現れ、積層セラミックコンデンサのクラック、爆発、さらには発火を引き起こします。 過度の電気的ストレスを受けたMLCCSでは、内部から爆発的にクラックが進展します。

対策：

1. デバイスの選択では、実際の動作電圧がデバイスの定格動作電圧を超えてはいけないことに注意する必要があります。

2. デバイスへのサージや静電気の影響を避けてください。

Q: MLCC の故障解析を実行するにはどうすればよいですか?

A: 全体のプロセスは、外観観察、電気的測定と分析、非破壊分析、損傷分析、成分分析の 5 つの主要な段階に分かれています。 その過程では、外観検査、電気的試験、内部構造検査、故障箇所の特定、故障原因の分析、故障箇所の局所成分分析が必要となります。