PCBA电路板中的MLCC失效检测方法及改善对策

当今电子PCBA硬件终端客户对包工包料的需求日益强烈，传统PCBA厂家由于供应能力弱、价格无优势、货源不稳定、人工效率低，导致转化率低，面临客户越来越少、利润越来越薄的困扰。

然而制造终端工厂在选择PCBA代工代料过程中，又面临难以确认物料的真实性、PCB采购周期不稳定、电子元器件失效、维修困难、资金风险等难题。

那么在PCBA装焊过程中出现的MLCC失效问题，该如何解决及检测方法进行归纳总结，从优化生产工艺和设计改进着手，最终实现MLCC的高可靠性装焊？

MLCC（片状多层陶瓷电容）其内部由多个电容错位叠压而成，简称MLCC，其具有体积小、单位体积电容量大、受温度等环境因素对性能影响小等优点，在军用通讯、雷达、炮弹引信、航空、航天、武器系统等领域被广泛应用。

MLCC现在已经成为了电子电路最常用的元件之一。MLCC表面看来，非常简单，可是在很多情况下，设计工程师或生产、工艺人员对MLCC的认识却有不足的地方。

有些公司在MLCC的应用上也会有一些误区，以为MLCC是很简单的元件，所以工艺要求不高。其实，MLCC是很脆弱的元件，应用时一定要注意。

引起MLCC失效的原因多种多样，各种MLCC的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境不相同，失效机理也不一样。

通过对过往失效样品分析可知，常见的失效机理有：内部分层、介质缺陷、金属离子迁移、介电老化等。同一失效模式有多种失效机理，同一失效机理可产生多种失效模式，两者并非一一对应的。

随着技术的不断发展，贴片电容MLCC现在已可以做到几百层甚至上千层了，每层是微米级的厚度，所以稍微有点形变就容易使其产生裂纹。另外同样材质、尺寸和耐压下的贴片电容MLCC，容量越高，层数就越多，每层也越薄越容易断裂。

另外一个方面是，相同材质、容量和耐压时，尺寸小的电容要求每层介质更薄，导致更容易断裂。

裂纹的危害是漏电，严重时引起内部层间错位短路等安全问题。而且裂纹有一个很麻烦的问题是，有时比较隐蔽，在电子设备出厂检验时可能发现不了，到了客户端才正式暴露出来。所以防止贴片电容MLCC产生裂纹意义重大。

在产品正常使用情况下，失效的根本原因是MLCC 外部或内部存在如开裂、孔洞、分层等各种微观缺陷。这些缺陷直接影响到MLCC产品的电性能、可靠性，给产品质量带来严重的隐患。

主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。

当贴片电容MLCC受到温度冲击时，容易从焊端开始产生裂纹。在这点上，小尺寸电容比大尺寸电容相对来说会好一点，其原理就是大尺寸的电容导热没这么快到达整个电容，于是电容本体的不同点的温差大，所以膨胀大小不同，从而产生应力。这个道理和倒入开水时厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一样。

另外，在贴片电容MLCC焊接过后的冷却过程中，贴片电容MLCC和PCB的膨胀系数不同，于是产生应力，导致裂纹。要避免这个问题，回流焊时需要有良好的焊接温度曲线。如果不用回流焊而用波峰焊，那么这种失效会大大增加。

MLCC更是要避免用烙铁手工焊接的工艺。然而事情总是没有那么理想。烙铁手工焊接有时也不可避免。

比如说，对于PCB外发加工的电子厂家，有的产品量特少，贴片外协厂家不愿意接这种单时，只能手工焊接；样品生产时，一般也是手工焊接；特殊情况返工或补焊时，必须手工焊接；修理工修理电容时，也是手工焊接。无法避免地要手工焊接MLCC时，就要非常重视焊接工艺。

MLCC多层陶瓷电容器的特点是能够承受较大的压应力，但抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲形变的操作都可能导致器件开裂。

该类裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。

MLCC 的陶瓷体是一种脆性材料。如果PCB 板受到弯曲时，它会受到一定的机械应力冲击。当应力超过MLCC 的瓷体强度时，弯曲裂纹就会出现。因此，这种弯曲造成的裂纹只出现在焊接之后。