Fiabilité et mode de défaillance du MLCC (condensateurs à puce)

Récemment, je me préparais à fabriquer un produit qui utilise exclusivement des condensateurs MLCC dans tous les domaines. Il intègre un convertisseur abaisseur embarqué qui les utilise, et MLCC est également utilisé pour le découplage local.

Mes prototypes ont consisté en des techniques de refusion "douteuses" utilisant une plaque chauffante. Généralement, 10% du temps après avoir fait cela, je trouve un MLCC court-circuité sur la carte, généralement trouvé parce que lorsque l'alimentation est appliquée, le capuchon fumera.

Cependant, en ce moment, je remplaçais l'un de ces bouchons par un fer à souder et après l'avoir remplacé, il était toujours en court-circuit. J'ai vérifié qu'il n'y avait pas d'autre court-circuit sur la carte (car une fois retirée, 3,3 V montrait quelques kohms de résistance.) Il semble que la simple opération de soudage du capuchon ait provoqué son échec.

J'ai également récemment réparé un moniteur LCD qui avait un MLCC court-circuité sur la carte T-con et quelques autres utilisateurs sur un forum populaire ont signalé que ce problème était étonnamment courant. Maintenant, dans ce cas, un moniteur devient chaud ou chaud, mais pas aussi chaud qu'un fer à souder - alors pourquoi cela pourrait-il échouer?

Je prévois d'offrir une garantie de cinq ans ou plus sur ces cartes, mais je ne peux le faire que si je suis convaincu que la carte est capable de survivre à des conditions normales.

Les capuchons sont 0603 (100n, 10u 6,3V), 0805 (22u 6,3V) et 1206 (10u 35V). Tous sont X5R ou X7R. Il y a des capuchons de 18pF pour le cristal, mais je n'ai jamais vu ceux-ci échouer - je pense que c'est une technologie différente de celle du MLCC.

Certains vendeurs de casquettes fabriquent leurs propres pièces. Certains achètent des casquettes d'une plus petite fabrication avec les bobines rebaptisées à l'usine. Fais attention. Je suis entré dans une enquête d'échec mlcc en 2002 et j'ai commencé à inspecter les bouchons sur une bobine sous un microscope. 3/10 est sorti de la bobine fissurée. Une fissure entraînera tôt ou tard un court-circuit. Les fissures ne sont pas évidentes, même au microscope. Ils peuvent présenter un subtil changement de couleur si la fissure est en dessous de la couche de surface. Certaines fissures peuvent suffire à présenter un court-circuit immédiatement. Pas tout. Le fabricant du vendeur dans ce cas a finalement identifié une trémie où les bouchons se fissuraient.

Les MLCC sont très sensibles aux contraintes mécaniques. Particulièrement plus grand que 1210 tailles. J'ai trouvé une fois un gros bouchon de dérivation de puissance adjacent à un connecteur mécanique lourd. Le trou de montage le plus proche était à 2 "! Ils se fissuraient à un taux de 5/10 lors de l'installation de l'unité. Une fraction de ceux-ci prenait feu. Le feu continuerait à brûler jusqu'à ce qu'il fasse fondre le cuivre, rompant la connexion électrique.

Un autre effet d'une fissure est une réduction de la tension maximale de fonctionnement du capuchon. Il peut être spécifié pour 200 V. Mais une fois fissuré, il peut tomber en panne à 40 V. Les bouchons fissurés ont pris feu dans mon laboratoire lors des tests - même en dessous de leur tension nominale.

Une autre façon de réchauffer les bouchons est de dépasser leur courant alternatif maximum. Il est facile de considérer les bouchons comme des dispositifs à dissipation de puissance nulle. Surtout le Q mlcc supérieur. Mais ce n'est pas le cas. Calculez la puissance dissipée en majuscules et ne dépassez pas les limites de puissance / courant alternatif. Apparaît généralement dans les circuits de puissance et les convertisseurs.

Les MLCC échouent pour diverses raisons, notamment les contraintes mécaniques (flexion de la carte) et les chocs thermiques. Ils sont très sensibles au processus de fabrication. Tapez "modes de défaillance des condensateurs céramiques" dans Google et vous trouverez toutes les données dont vous aurez besoin.

En ce qui concerne le problème CRT que vous avez décrit, il est fort probable que les condensateurs en question soient endommagés de manière latente pendant l'assemblage, ce qui raccourcit prématurément leur durée de vie, ce qui entraîne des défaillances précoces sur le terrain. L'ambiance chaude peut contribuer un peu au taux de défaillance, mais je doute qu'une pièce correctement dimensionnée et correctement soudée échoue uniquement à cause de cela.

La reprise MLCC ne doit pas être effectuée avec un fer à repasser. Un outil de reprise à air chaud doit être utilisé pour chauffer uniformément toute la pièce afin qu'elle «refoule» sur ses coussinets, puis retirez-la avec une pince à épiler ou un autre outil. Le remplacement est similaire - chauffez uniformément la pièce sur les coussinets afin qu'elle refusionne, puis retirez l'air et laissez la soudure se solidifier. Trop de chaleur avec un fer à repasser peut endommager la pièce à la fois lors du retrait et du remplacement. Je crois que l'IPC exige une reprise à air chaud pour les MLCC, car mon employeur actuel et ancien ont strictement appliqué cette politique sur les marchandises expédiables.

Nous avons adopté la pratique d'empiler 2 MLCC en série et de les monter à angle droit pour tous les bouchons de découplage alimentés en continu. Nous les montons également à angle droit afin que les contraintes de singularisation qui fissurent un capuchon ne fissurent pas l'autre. Puisqu'ils échouent presque toujours, il vous reste 1 des bouchons dans le circuit.

Les fabricants de condensateurs MLCC ont beaucoup d'informations à faire et à ne pas faire sur le soudage et le montage. Le brasage à la main contribue largement au mécanisme de défaillance (25 ans de fabrication sous contrat). Plus le capuchon est grand, 1206, 2512, 2225, etc., plus il est sensible aux chocs thermiques et aux pannes. Si vous soudez à la main, chauffez les composants avec une plaque chauffante pour réduire le Tshock. De nombreuses grandes sociétés interdisent le brasage manuel des condensateurs MLCC sur leurs produits. Les contraintes mécaniques, en particulier la dépanalisation avec une fraise rotative, créent de nombreux mauvais composants, LED et MLCC. L'orientation de conception de la longueur MLCC doit être perpendiculaire à la longueur de flexion potentielle du PCB. Tenir à l'écart de tout point de tension potentiel, par exemple trous de montage, connecteurs d'E / S, etc. ACHETER des composants de qualité. Si des sous et des nickels font ou cassent le produit,