PCBA电路板中电容MLCC失效分析-应力测试作业指导

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。

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，IC类和陶瓷电容（MLCC）类失效是目前PCBA制程中导致PCBA失效的几个重要原因。

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？从优化生产工艺和设计改进着手，最终实现MLCC的高可靠性装焊和PCBA的各种制程？

关于MLCC失效原因分析及改善措施****：

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。

MLCC电容的结构介绍：

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。

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。

MLCC的特点：

机械强度：硬而脆，这是陶瓷材料的机械强度特点。

热脆性：MLCC内部应力很复杂，所以耐温度冲击的能力很有限。

1，制程热应力： 由于不同材料的热膨胀系数（CTE）不匹配，在焊接组装过程中，因温度变化梯度和空间限制造成材料涨缩不同而引起的应力。 典型的制程热应力失效主要包括：热应力损伤、分层、塑性形变失效等。

2，制程机械应力： 电子组装工作的制程应力来源主要包括： ①SMT组装流程：印刷锡膏过程；去板边/分板的制程,所有手动处理的制程 ；元器件连接器安装,所有返工及修补制程。 ② 电路板测试：电路电性测试（ ICT），电路板功能测试（FCT）或者等效的功能测试。 ③ 机械组装测试：如清洗，组装散热片,组装隔离柱/补强板 , 系统或系统板子组装能测试。 ④ 运送环境测试：落摔测试, 冲击和振动测试。 典型的制程机械应力失效即机械应力损伤：焊球开裂、线路损坏、焊盘起翘、基板开裂以及陶瓷元器件的本体开裂等。

实施制程应力应变风险识别和管控

应变测试的基本原理是：将电阻应变片（简称应变片）粘贴在被测物表面，当被测物发生变形时，应变片随着一起变形，应变片的电阻值将发生相应的变化，通过应变测试仪，可测量出应变片中电阻值的变化，并换算成应变值，用记录仪记录下来，用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应变值。

• 首先，准备好应变测试仪，应变片，工具盒。
• 其次，准备PCB电路板，选择合适应变片黏贴的PCB的指定位置，贴上应变片，做好应变测量准备工作。
• 再次，把应变片传感器连接到数据采集设备上，运行测试程序，采集应变数据。
• 最后分析应变数据，计算PCB电路板测试期间，所受的相关应力值。

深圳市品控科技开发有限公司是一家专注于应变测试技术研发和应用的企业，为3C电子、汽车电子、半导体行业提供PCB应变测试解决方案，能迅速为客户解决问题。主营产品：TSK应力测试仪（TSK-8、TSK-32、TSK-64系列）、TSK应变片、应变测试服务。
TSK-64是一款便携式应力测试仪，主要用于PCBA生成SMT和DIP应变测试、分板应力测试、ICT应力测试、FCT应力测试、组装应力测试和跌落应力测试等等，也常用于空调管路应力测试，玻璃应力测，以及一些结构件的应力测试等等。仪器体积小，便携带；软件操作简单，上手方便，能快速进行测量并根据IPC/JEDEC-9704标准一键自动生成报告。对生产测试流程进行完整的应力测试分析，该系统在满足常规的应力数值分析、应力速率分析，等基本功能要求的同时，根据客户后续发展需求，进行功能和通道数的扩展（8通道、16通道、24通道、32通道、40通道、48通道、56通道、64通道可根据情况选配）。

TSK应力应变测试仪的特点：
1.小型化性价比高的精密测量仪器。
2.便携式，模块式扩展。
3.一键自动生成报表及报表合并功能。
4.构成简易，通过电脑来控制测量。
6.采用模块化方式，每个应变模块有8个采集通道，TSK-64最少含1个8通道应变采集卡，为8通道，可以进行扩展。
7.采集信号为120/350欧姆应变片(采用不同模块)。
8.允许采样率为10KHz（32通道同时采样）。
9.操作菜单以对话框形式，中文界面，简单快速。
10.结合国际上应变片测试标准Intel标准和IPC-9704标准，一键全自动生成报告，并判断“Pass” or“ Failed”。
TSK应力应变测试仪的相关参数：
◆ 单模块通道数：8/4个模拟输入通道
◆ 采样率：10KHZ/通道
◆ 采样模式：多通道同步采样
◆ ADC分辨率：24位
◆ 支持应变式传感器电阻值：TSK-32A系列支持120Ω，TSK-32B系列支持350Ω
◆ 支持惠斯通电桥类型：1/4 桥
◆ 转换精度：3.5062nV/V/LSB
◆ 精度增益误差：0.02%（已校准，常规测量条件25℃,±5℃）
◆ 全量程范围：±29.4mV/V（+55000uE/-55000uE）
◆ 端子间过压保护：±30V
◆ 稳定性：增益漂移6ppm/℃
◆ 机箱接口类型：USB2.0高速输入
◆ 供电电源：11到30VDC，220VAC
◆ 工作温度：-40℃～70℃，工作湿度：10%～90% RH，无凝结
◆ 存储温度：-40℃～85℃，存储湿度：5%～90% RH，无凝结
◆ 防护等级：IP 40

AKEMOND阿克蒙德TSK常规型号应变片
三轴应变片：
TSK-1A-120-3A-11L1M2S
TSK-1A-120-3A-11L30W
TSK-1A-120-3A-11L30W07MS
TSK-1A-120-3A-11L30W3MS
TSK-1E-120-3A-11L50W05MS
TSK-1E-120-3A-11L30W05MS
TSK-1E-120-3A-11L50W3MS
TSK-1D-120-3A-11L50W05MS
TSK-1D-120-3A-11L1M2S
TSK-05R-120-3A-11L50W07MS
TSK-05R-120-3A-11L80W06MS
TSK-05R-120-3A-11L50W3MS
单轴应变片：
TSK-1B-120-1A-11L1M2S
TSK-1B-120-1A-11L2M2S
TSK-1R-120-1A-11L1M2S
TSK-1R-120-1A-11L2M2S
TSK-05R-120-1A-11L1M2S
TSK-05R-120-1A-11L2M2S
双轴应变片：
TSK-1A-120-2A-11L1M2S

特点
1、此产品分辨率高，能测出极小的应变如1-2微应变
2、误差较小、一般小于1%
3、尺寸小、重量轻。
4、测量范围大、从弹性形变一支可测至塑性变形（1-2%），可达20%
即可测静态，也可测快速交变应力
5、具有电器测量的一切优点，如测量结果便于传送、记录和处理
6、能在各种严酷环境中工作，在振动、磁场、放射性、化学腐蚀等条件下，只要采取适当措施，亦能可靠地工作
7、价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用。
应用：玻璃应力测试、PCB应力测试、分板应力测试、空调应力测试、管道应力测试、桥梁应力测试、大厦应力测试、水库应力测试，螺栓应力测试，铁轨应力测试，起重机应力测试，轮船应力测试，钢结构应力测试，扭力、扳手应力测试