오늘날 전자 계약 제조 서비스를 위한 전자 PCBA 하드웨어 터미널 고객에 대한 수요가 점점 더 강해지고 있습니다. 전통적인 PCBA 제조업체는 공급 능력 부족, 가격 우위 부족, 불안정한 공급 및 낮은 노동 효율성으로 인해 전환율이 낮고 고객 수가 점점 줄어드는 문제에 직면하고 있습니다. 그러나 PCBA OEM 공장을 선정하는 과정에서 제조 단말기 공장은 자재의 진품 확인 어려움, 불안정한 PCB 조달주기, 전자부품 고장, 유지보수 어려움, 재정적 위험 등의 문제에 직면하게 된다.
다음으로는 생산 공정의 최적화와 설계 개선을 시작으로 PCBA 조립 및 PCB 솔더링 공정에서의 MLCC 불량 문제점과 검출 방법을 수집 공유하여 최종적으로 MLCC 조립 및 솔더링의 높은 신뢰성을 달성하겠습니다.MLCC(Lamellar Multilayer) 세라믹 커패시터(Ceramic Capacitor)는 여러 개의 커패시터가 잘못 배치되어 적층되어 내부적으로 구성되어 있으며, 줄여서 MLCC입니다. 크기가 작고, 단위 부피당 정전용량이 크고, 온도 등 환경 요인에 의한 성능에 영향이 적다는 장점을 갖고 있어 군용통신, 레이더, 포병신관, 항공, 우주항공, 무기체계 등에 널리 사용된다. 필드.
MLCC는 이제 전자 회로에서 가장 일반적으로 사용되는 부품 중 하나가 되었습니다. 표면적으로 MLCC는 매우 단순해 보이지만 설계 엔지니어나 생산, 공정 담당자가 MLCC에 대한 이해가 부족한 경우가 많습니다. MLCC를 적용하는 일부 회사는 MLCC가 매우 간단한 구성 요소이므로 프로세스 요구 사항이 높지 않다고 생각하는 오해가 있습니다. 실제로 MLCC는 매우 깨지기 쉬운 부품이므로 PCB 조립 과정에서 주의해야 합니다.
다층 세라믹 커패시터(MLCC)의 일반적인 고장을 요약하여 다음과 같이 분류합니다. 절연 파괴, 개방 회로, 전기적 파라미터 변경(공차를 벗어난 정전 용량, 손실 각도 탄젠트 값 증가, 절연 저항 감소 또는 누설 전류 상승 등) , 납 부식 또는 파손, 절연체 파열 또는 표면 아크 등 탄탈 전해 콘덴서 - 전압 과부하 고장 및 소진; 서지 전압 영향 누설 전류가 증가합니다. 극 역방향 단락; 불충분한 고온 감소 실패; 알루미늄 전해 콘덴서 - 누설 전류는 항복을 증가시킨다; 극 역방향 단락; 불충분한 고온 감소 실패; 유기 필름 축전기 - 열 충격 실패; 과도한 기생 인덕턴스는 고주파 회로 기능 구현에 영향을 미칩니다.
MLCC(Class 2) - 부적절한 SMT 공정은 파괴 또는 절연 실패로 이어집니다. Y5V의 열악한 온도 특성은 회로 고장으로 이어집니다. MLCC(Class 1) - RF 설계 선택 일치.
MLCC 고장은 다양한 원인에 의해 발생하며 다양한 MLCC 재료, 구조, 제조 공정, 성능 및 사용 환경이 동일하지 않으며 고장 메커니즘도 동일하지 않습니다. 과거의 고장 샘플 분석에 따르면 일반적인 고장 메커니즘에는 내부 박리, 유전체 결함, 금속 이온 이동, 유전체 노화 등이 포함됩니다. 동일한 고장 모드에는 여러 고장 메커니즘이 있으며 동일한 고장 메커니즘은 여러 고장 모드를 생성할 수 있습니다. 일대일 대응이 아니다.
MLCC 파손
MLCC 적용시 문제점, 고장검출 방법, 주의사항에 대해 알려드립니다.
지속적인 기술 개발로 패치 커패시터 MLCC는 이제 수백 또는 수천 개의 레이어가 될 수 있으며 각 레이어는 미크론 두께입니다. 그래서 약간의 변형이 깨지기 쉽습니다. 또한, 패치 커패시터 MLCC와 같은 재질, 크기, 내압, 용량이 높을수록 더 많은 층, 각 층이 더 얇아지기 때문에 균열이 발생하기 쉽습니다.
반면에 동일한 재료, 용량 및 전압 저항으로 소형 커패시터는 더 얇은 유전체 층이 필요하므로 더 쉽게 파손됩니다. 크랙의 피해는 누전으로 내부 층간 단락의 전위와 같은 안전 문제를 일으킬 수 있습니다. 그리고 크랙은 매우 골치아픈 문제가 있는데, 상대적으로 가려져 있는 경우도 있고, 전자기기의 공장검사에서 발견되지 않을 수도 있고, 클라이언트가 끝날 때까지 공식적으로 노출되지 않는 경우도 있습니다. 따라서 패치 커패시터 MLCC의 크랙을 방지하는 것이 매우 중요하다.
MLCC 고장원인 분석 및 개선방안
제품의 정상적인 사용 상태에서 고장의 근본 원인은 MLCC 외부 또는 내부에 균열, 구멍, 박리 등의 다양한 미세 결함이 존재하는 것입니다. 이러한 결함은 MLCC 제품의 전기적 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치며 제품 품질에 심각한 문제를 야기합니다.
외부 요인: 균열
- Thermal Crack그것은 주로 용접 중, 특히 웨이브 솔더링 중에 온도 충격에 의해 발생합니다. 부적절한 수리는 또한 온도 충격 균열의 중요한 원인입니다.
패치 커패시턴스 MLCC가 온도 충격을 받으면 용접 끝에서 균열이 생기기 쉽습니다. 이와 관련하여 소형 커패시터는 대형 커패시터보다 상대적으로 우수합니다. 원리는 대형 커패시터의 열전도가 전체 커패시터에 그렇게 빨리 도달하지 않는다는 것입니다. 따라서 커패시터 본체의 서로 다른 지점 사이의 온도차가 커서 팽창 크기가 다르고 응력이 발생합니다. 같은 이유로 두꺼운 유리잔은 끓는 물에 부을 때 얇은 유리잔보다 깨질 가능성이 더 높습니다. 또한, 용접 후 패치 커패시터(MLCC)의 냉각 과정에서 패치 커패시터(MLCC)와 PCB의 팽창 계수가 다르기 때문에 응력이 발생하고 크랙이 발생한다. 이 문제를 방지하려면 리플로우 중에 양호한 용접 온도 프로파일이 필요합니다. 리플로 솔더링 대신 웨이브 솔더링을 사용하면 이 오류가 크게 증가합니다.
MLCC는 납땜 매뉴얼을 피하는 것입니다. 그러나 때로는 손으로 납땜하는 것이 불가피합니다. 예를 들어, 전자 제조업체의 PCB 아웃소싱 처리의 경우 일부 제품은 매우 작으며 제조업체는 이를 받아들이지 않고 수동 납땜만 허용합니다. 샘플 주문으로 시작할 때 일반적으로 손으로 납땜합니다. 특별한 상황에서 재작업 또는 수리는 수동으로 납땜해야 합니다. 수리공이 커패시터를 수리할 때 손으로 납땜하기도 했습니다. MLCC의 수작업 솔더링이 불가피한 경우 솔더링 공정에 많은 주의를 기울여야 합니다.
- 기계적 응력 균열(Flex Crack)MLCC 적층 세라믹 커패시터는 높은 압축 응력을 견딜 수 있지만 내굴곡성은 좋지 않은 것이 특징입니다. 장치 조립 중에 굽힘 변형을 일으킬 수 있는 모든 작업은 장치 균열을 일으킬 수 있습니다.
일반적인 스트레스 소스는 회로 보드 어셈블리 작업 프로세스입니다. 45. 순환과정에서 사람, 장비, 중력 등의 요인 스루홀 부품 삽입; 회로 테스트, PCBA 보드 분할(V-컷 또는 밀링); PCB 설치; 나사 설치 등 이러한 균열은 일반적으로 장치의 상하 금속화 단부에서 발생하여 XNUMX℃의 각도를 따라 장치 내부로 전파됩니다. 이러한 유형의 결함은 실제로 가장 많이 발생하는 결함 유형이기도 합니다.
기계적 응력 요인:(1) 테스트 프로브로 인해 PCB가 구부러집니다.
(3) 흡입 노즐이 장착되고 (흡입 노즐의 압력이 너무 크고 압력 거리가 너무 깊음) 고정 턱이 충격을 유발합니다. 제품을 인쇄회로기판에 실장할 때 과도한 충격을 가하지 마십시오. 석션 헤드와 포지셔닝 클로는 정기적으로 검사, 수리 및 교체해야 합니다.
(4) 너무 많은 솔더 페이스트는 PCB 보드(예: 공유 패드)의 구부러짐 및 균열을 유발합니다.
(5) PCB 수동 납땜: 인두 헤드 또는 정전기 방지 핀셋을 납땜하는 과정에서 장치 본체와 장치 솔더 양의 두 끝을 누르는 과정이 너무 많거나 고르지 않아 아래 그림과 같이 균열이 발생할 수 있습니다.
(6) PCBA 청소 공정: 청소 방법이 잘못되었거나 청소 브러시 헤드가 너무 단단하여 균열이 발생할 수 있습니다. 전 공정에서 소자 내부 크랙이 발생한 경우 MLCC는 세정 공정에서 전극과 세라믹 본체가 떨어질 수 있습니다.
기계적 응력 균열 생성 원리:
MLCC의 세라믹 본체는 깨지기 쉬운 재료이므로 PCB가 구부러지면 특정 기계적 응력 충격을 받게 됩니다. 응력이 MLCC 도자기 강도를 초과하면 굽힘 균열이 발생합니다. 따라서 이 굽힘으로 인한 크랙은 납땜 후에만 나타납니다.
1) PCB 보드가 구부러지면 다른 위치의 응력이 다릅니다. 구성 요소 어셈블리가 PCBA 스플리터 지점에 가깝습니다.
내부 요인: 공극, 균열, 박리
- 보이드
공동으로 이어지는 주요 요인은 세라믹 분말의 유기 또는 무기 오염과 소결 공정의 부적절한 제어입니다. 공동의 생성은 누출로 이어지기 쉽고 누출은 장치의 국부 열로 이어져 세라믹 매체의 절연 성능을 더욱 감소시키고 누출을 증가시킵니다. 이 프로세스는 주기적으로 발생하며 지속적으로 저하됩니다. 심각한 경우에는 적층 세라믹 커패시터의 균열, 폭발 및 심지어 연소로 이어질 것입니다.
- 발사 균열
소결 균열은 일반적으로 하나의 전극에서 발생하여 수직 방향으로 전파됩니다. 주된 원인은 소결공정에서의 냉각속도와 관련이 있으며 크랙 및 손상은 캐비티와 유사하다.
- 박판
MLCC(다층 세라믹 커패시터)는 적층 동시 소성에 의해 다층 재료에 소결됩니다. 소결 온도는 1000℃ 이상으로 높을 수 있습니다. 층간 접착력 저하, 소결 중 내부 오염 물질 휘발 및 부적절한 소결 공정 제어로 인해 박리가 발생할 수 있습니다. 공동 및 균열과 유사한 박리는 적층 세라믹 커패시터의 중요한 고유 결함입니다.
리플로우(SMT) 공정 개선
열 응력으로 인한 결함을 피하기 위해 공정 선택에서 MLCC의 온도 특성 및 크기에 더 많은 고려가 필요합니다. 예를 들어 1210 이상의 대형 MLCC는 솔더링 절차를 선택할 때 웨이브 솔더링에 적합하지 않습니다. 대형 커패시터 열전도 설계는 소형 커패시터 열전도 설계보다 열등하고 커패시터의 불균일한 가열을 유발하기 쉽기 때문입니다. 파괴적인 스트레스를 초래합니다. 솔더링 방법이 웨이브 솔더링 또는 리플로 솔더링으로 결정되면 장비의 온도 곡선 설정에 주의를 기울여야 하며 공인 프로세스 기술자가 온도 곡선을 설정, 검증, 수정 및 게시해야 합니다. 매개 변수 설정에서 점핑 온도는 150℃보다 크지 않아야 하며 온도 변화는 2℃/초보다 크지 않아야 하며 예열 시간은 2분 이상이어야 하며 용접은 보조 냉각 장치를 사용할 수 없으며 자연스러워야 합니다. 로 온도 냉각으로.
MLCC 고장 검출 방식
외부 결함의 경우 현미경으로 수동 육안 검사 또는 자동 외관 분류 장비가 일반적으로 사용됩니다. 내부 사소한 결함은 항상 MLCC 감지의 어려움 중 하나였으며 제품의 신뢰성에 심각한 영향을 미쳤지만 찾기가 어렵습니다. 초음파탐상방식은 MLCC의 내부결함을 보다 정확하게 검출할 수 있어 불량품을 선별하고 MLCC의 내전압 및 고전압신뢰성을 향상시킬 수 있다.
초음파의 침투 및 반사(표면파 및 바닥파) 특성을 이용하여 물체의 결함을 감지합니다. 결함이 있는 MLCC 생산 내부 미세 결함을 정확하게 찾아내는 초음파 결함 탐지기로 결함의 위치를 결정할 수 있고, 연삭에 대한 추가 분석은 제품의 내부 결함을 발견하기 위해 스크랩 처리의 전체 배치를 채택하고 있음을 보여줍니다. MLCC의 내부 결함을 탐지하는 초음파 검사 방법은 타당성과 신뢰성을 결정합니다.
일반 샘플: 샘플의 스캔 사진 전체 색상은 녹색-노란색으로 샘플 본체가 정상적으로 표시됨을 나타냅니다. 일부 샘플 가장자리의 빨간색과 파란색은 샘플 가장자리 표면의 고르지 않은 높이로 인해 발생하며 이는 정상적인 현상입니다. 비정상 샘플: 샘플 본체의 색상이 빨간색과 파란색으로 나타나고 의심스러운 샘플은 확인을 위해 다시 스캔됩니다.
초음파 스캐닝의 이미지
기타 구성 요소 및 칩의 고장 분석
고장 분석은 MLCC뿐만 아니라 다른 전자 부품 및 IC에도 적용됩니다. 제품의 전자 부품 고장 분석의 생산 및 사용은 모두 프로세스 폐기물 결함, 초기 고장, 테스트, 테스트 실패 및 고장 샘플 분석을 통해 고장 모드 분석, 고장 메커니즘 확인, 고장 제거를 통해 중요한 의미를 갖습니다. 이유, 예방 조치가 제공되어 장애가 다시 발생하지 않도록 하거나 방지합니다.
일반적인 IC 고장 모드
실패 모드: 정전기 손상, 금속 일렉트로마이그레이션, 칩 본딩 실패, 과전압 스트레스 손실, 정신적 피로, 열 스트레스, 일렉트로마이그레이션 실패, 물리적 손상, 플라스틱 포장 실패, 납 본딩 실패.
- 전기적 특성 테스트: 일반적으로 고장 분석의 초기 단계에서 사용되며 목적은 샘플의 전기적 매개변수 또는 기능적 고장 상태를 이해하여 추가 분석 준비를 용이하게 하는 것입니다.
- 관찰 측정: IC의 외관/내관 및 구조를 관찰하여 IC의 이상 위치 및 특정 조건을 확인합니다. 이러한 유형의 테스트는 일반적으로 DPA 또는 파괴적인 물리적 분석과 함께 사용됩니다.
- DPA 파괴 테스트: 액체 침식, 기계적 손상, 레이저 절단 및 기타 손상 방법을 통해 IC 내부의 특정 오류 위치를 찾아 표시합니다.
- 신뢰성 테스트 : 기후 환경에서 고온, 저온, 고온, 고습도, 온도 변화 등을 모의 실험하는 다양한 환경 테스트 장비를 이용하여 IC 수명 및 성능 안정성을 검증하는 것입니다.
결론: MLCC는 새로운 유형의 전자 부품이며 전자 정보 제품의 필수 부품 중 하나입니다. 다양한 군사 및 민간 전자 제품의 다양한 회로에 널리 사용됩니다. 따라서 MLCC 조립 및 용접 품질 관리가 특히 중요합니다. 따라서 제품의 신뢰성은 설계뿐만 아니라 생산도 이루어지며 검사는 제품의 신뢰성을 검증할 수 있을 뿐 제품의 신뢰성을 향상시킬 수는 없습니다. 제품 설계, 생산 기술 및 공정 제어는 고신뢰성 MLCC 조립을 달성하는 세 가지 기본 방법입니다.