PCB应变过大导致电容失效分析，学习操作应变测试

zxshunine

) A( S7 }8 e) ?6 I% Q
应变测试可以量化零件所在位置的应变，而根据这个量化的应变来判断零件破裂的风险，从而为改善措施提供方向。
MLCC:多层陶瓷电容器 。

微应变：是一个无量纲的物理量，当一个PCBA受到外力的作用，PCBA就会发生一个形变，拉伸变长应变为正，压缩变短应变为负，行业一般极限参考500μe。主应变：一个平面中最大和最小的正交应变，互相垂直起所在的方向切应变为“0”。

+ K) o/ U" Q1 J# R0 z' w
$ A4 v' _* t: U应变率：是用来描述应变变化的快慢的程度。应变的变化量除以这个变化被测量到的时间间隔。应变率也是用来衡量元件破裂的风险，多用于衡量BGA锡点的破裂风险。对于MLCC，主要用应变来衡量元件的破裂风险，对于应变率一般客户没有要求的话，极限值一般参考100000μe/s。
) F. x, \8 m2 c- d' y- u" ?9 Y
# G/ p0 R+ K0 q3 G, f8 k: A
3 ~. P6 ~! S3 G' q7 o9 \引言：MLCC以其低等效串联电阻，体积小，效率高等特性广泛地应用到各类电子产品当中。但由于陶瓷本身的脆性，导致MLCC在抗变形能力差，从而给电子产品的制造带来了风险和增加了难度。在PCBA生成中，即使MLCC上有裂缝却仍能工作一段时间，所以多数MLCC破裂的情况在工厂端都测试不出来。当这些破裂的MLCC在经过电和热循环后，裂缝会慢慢增大直至电极间短路或者开路而最后失效。由于MLCC的破裂具有一定的潜伏性，因此给产品的可靠性带来了很大的危害。而通过应变测试来量化制程中MLCC所在的位置应变，可以很方便和直观的知道MLCC在那些工序中有比较大的应变，和同一个工序中那些MLCC所在的位置有比较大的应变。

案例分析：走刀式分板导致MLCC破裂。一家做咖啡机的厂商，在一批出货的一款咖啡机过程中，共收到几十台有相同不良现象的机台，经过电路分析发现，不良是由MLCC C134导致的。而通过切片分析，发现C134上的裂纹是典型的机械应力裂纹，是由PCB变形导致的。看其中一个MLCC的图片（红色箭头处是裂纹）：

+ ~" Y- G9 s% e) I3 N0 a

: l; z& d  `) ~, C
通过应变测试，发现分板制程中C134处的产生的应变最大。C134的距离板边的距离如下图所示，C134与分板边的距离约3MM.（贴敷好应变片的PCB，如下图：）

& @( k0 N3 t6 ?( D7 Y4 S& |

" j- O- W, M9 _对整个分板过程进行监测，如下图：
; ?1 S2 a% |, [9 ]
" r( h! x0 |+ F5 z

7 X. O0 L6 T$ [4 r) J
- j( [$ T6 n5 O9 V3 X3 X# V分板结束，如下图：

2 g5 `6 [( ]8 n  b8 i. }, L

0 U  o" s( u% [: t应变测试结果（P&D Strain）如下：最大主应变值为2269.3μe，远超过目前行业对MLCC的应变标准±500ue，MLCC破裂风险很高，成为了导致PCB失效的潜在杀手。

: d7 ?! ^' B3 A( a* ?, |% }

* ~/ M  i3 N( y. p" w
* B- h+ f3 l- h! T5 W. {0 ^Strain VS Rate VS PWB点位图如下：
2 u- h; I7 T6 Y; p/ I

& d1 b, q* i* U' X$ d, m" K当通过应变测试得知，C134是由于走刀分板制程中的应变而失效，公司找到分板机供应商，对设备进行调整后应变测试结果如下：
! k* y2 d( H" z- a: y  t
" P! W' Z. c2 ^

对整个分板过程进行实时监测，波形图如下图：

* j/ u! D- }1 Y' U6 f/ J8 U& ]
Strain VS Rate VS PWB点位图如下：

5 m! o( f  a+ g2 u1 e

得知结论：对PCBA生成工序进行应变测试，然后根据测试结果分析，对生成设备或者治具进行调整，降低外部机械力对PCBA产生的影响，有效的控制风险，提升失效率。
( H+ L) t5 o) X7 a: L# s( ~

somethingabc

MLCC具有低等效串联电阻，体积小，效率高的特性

fantasyqqq

陶瓷电容的脆性，导致MLCC的抗变形能力差