多層陶瓷電容的扭曲裂紋如何解決？

電子設(shè)備中不可缺少的元器件——多層陶瓷電容器（以下簡稱貼片），常常會出現(xiàn)的"扭曲裂紋"現(xiàn)象。本文主要為大家講述扭曲裂紋的產(chǎn)生原理以及防止扭曲裂紋產(chǎn)生的方法。

首先，我們來看一下圖1中扭曲裂紋的形態(tài)。扭曲裂紋是指因扭曲而產(chǎn)生的裂紋（裂縫）。扭曲裂紋從貼片外面看很難被發(fā)現(xiàn)。因此，我們把貼片如下圖一樣切開，來觀察截面的圖像。

從中，我們可以發(fā)現(xiàn)扭曲裂紋的特征是從外部電極的一端向?qū)蔷€方向產(chǎn)生了裂紋。

裂紋的代表性實例

為什么會產(chǎn)生扭曲裂紋呢？這是由于貼片是焊接在電路板上的。對電路板施加過大的機械力、使得電路板彎曲或老化，從而產(chǎn)生了扭曲裂紋。

將電路板翻轉(zhuǎn)過來，就會看到下列情況。

如圖2所示，電路板上面被拉伸，下面被收縮。由于上面的拉伸，銅焊盤就會向左右移動。

電路板變形及應(yīng)力圖

隨著焊盤的移動，焊錫也會移動或產(chǎn)生變形。焊錫變形后，貼片的外部電極就會移動和變形，拉伸應(yīng)力就會集中在貼片的外部電極的一端。當(dāng)該拉伸應(yīng)力大于貼片電介質(zhì)的強度時，就會出現(xiàn)裂紋。

扭曲裂紋產(chǎn)生的原理

扭曲裂紋從下面的外部電極的一端延伸到上面的外部電極的話，容量就會下降，使得電路呈現(xiàn)出開路狀態(tài)（開放）。因此，即使裂紋不是十分嚴(yán)重，如果到達(dá)貼片內(nèi)部電極，焊劑中的有機酸和濕氣會通過裂紋的縫隙侵入，導(dǎo)致絕緣電阻性能降低。另外，電壓負(fù)荷會變高，電流的流量過大時，最糟糕的情況會導(dǎo)致短路。

一旦出現(xiàn)了扭曲裂紋，是很難從外面將其去除的，因此為了防止裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)控制不要施加過大的機械力。

為了避免扭曲裂紋的產(chǎn)生，最好不要在生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)場施加過大的機械力。那么有什么方法可以使得過度施加的機械力變得可視化？。其中一種有效的方法就是測量扭曲量。下面，先來介紹一下什么是扭曲量。

扭曲是指，在物體上施加負(fù)重時單位長度的變化量。

此時的拉伸比率就是扭曲量。

ε＝ΔL/L ε：扭曲量；L：施加力之前的長度；ΔL：變形長度

例如，1000mm的棒經(jīng)過左右拉伸后，變成1001mm時，1mm/1000mm＝0.001ST＝1000μST。

為防止扭曲裂紋的產(chǎn)生，我們需要從電路板設(shè)計和工序管理這兩方面采取對策。首先，介紹一下工序管理方面的對策。先測量一下之前介紹過的扭曲量，然后在工序中進行扭曲量的管理。我們來設(shè)置一下標(biāo)準(zhǔn)扭曲量。如果設(shè)置值過小，則需要嚴(yán)格管理。如果設(shè)置值過大，則會產(chǎn)生扭曲裂紋。一般的設(shè)置值是：生產(chǎn)關(guān)乎生命安全產(chǎn)品的客戶多以500μST為標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)普通消費產(chǎn)品的客戶多以1000μST為標(biāo)準(zhǔn)。即使是扭曲程度相同的電路板，元器件的應(yīng)力會因使用的電路板類型和厚度的不同而不同，因此，客戶應(yīng)該按照經(jīng)驗判斷制定的標(biāo)準(zhǔn)。

下面測量各個工序中的扭曲量。村田通過過去調(diào)查的項目，總結(jié)出了哪些作業(yè)工序會產(chǎn)生扭曲裂紋。最重要的是管理工序。

表1 安裝作業(yè)及扭曲裂紋產(chǎn)生的可能性

關(guān)于超過設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的工序，可通過改良設(shè)備、改善作業(yè)等來控制扭曲量。接下來，介紹一下設(shè)計方面的主要預(yù)防措施。

1.電路板端、螺絲孔、連接器的距離

（例如，設(shè)置10mm以上等等合理的距離。）

2.配置

（一般來講，分割線最好設(shè)置成平行。像電路板角以及L字型的電路板中彎折的部分等等容易集中應(yīng)力的地方最好不要配置貼片。）

3.分割線的選擇

（設(shè)置成線比穿孔要好）

4.焊盤的寬度

（C的尺寸最好小于貼片的W（寬度））

焊盤尺寸

5.配置設(shè)計模式

（為防止印刷電路板因回流而變形，最好設(shè)計成銅箔模式）

6.采用樹脂外部電極產(chǎn)品

（考慮到扭曲較大的時候，可以采用樹脂外部電極產(chǎn)品。）

以上等等。