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开云体育赞助商:工程师必看!MLCC的焊锡裂纹对策

  的焊锡裂纹不仅会在焊锡工序等制造工序中产生,同时也会在推出市场后在严酷的使用条件下产生。发生问题大多为以下几项。

  在高温/低温的反复气温变化的环境下,因MLCC与PCB的热膨胀系数之差导致热应力施加于焊锡接合部位后发生。此外,在焊接工序中,也会因为温度管理不完善而导致该情况发生。

  出于环保目的考虑而使用的无铅焊锡,其质地坚硬易碎,与以往的共晶焊锡相比,更容易发生焊锡裂纹,因此就需要特别注意。

  MLCC的焊锡裂纹不仅会在焊锡工序等制造工序中产生,同时也会在推出市场后在严酷的使用条件下产生。发生原因主要为以下几项。

  在高温/低温的反复温度变化的环境下,因MLCC与PCB的热膨胀系数之差导致热应力施加于焊锡接合部位后发生。此外,在焊接工序中,也会因为温度管理不完善而导致该情况发生。

  出于环保目的考虑而使用的无铅焊锡,其质地坚硬易碎,与以往的共晶焊锡相比,更容易发生焊锡裂纹,因此需要非常注意。

  焊锡裂纹产生的主要原因为热冲击、温度循环导致的热疲劳以及使用硬脆的无铅焊锡。

  因此,在会产生急剧加热(急剧)或急剧冷却(急冷)等周温度急剧变化(热冲击)的环境,例如汽车发动机舱等高温发热部位周围的封装应特别注意。

  此外,安装在室外等温度反复变化的环境下的产品,例如太阳能发电、风力发电、基地局等基础设施由于其维护周期长,因此就需要注意焊锡裂纹对策。

  金属支架电容是一款在端子电极上安装金属端子的MLCC,分为单体型(单层)与堆双层型(双层:双重)2类。(图4)。

  TDK的金属支架电容对于焊锡裂纹拥有极高的抑制效果。图5为3000次循环热冲击的截面比较图,从图中可以看出,一般端子产品相比金属支架电容,其焊锡更易劣化。特别在2000次循环以上,其差异更加明显。

  通过焊锡接合于基板上的一般产品与金属支架电容的基板弯曲模拟如图6所示。因热冲击及基板弯曲等产生的应力会集中于焊锡接合部,此时一般产品极易产生焊锡裂纹,而金属支架电容的金属端子会吸收应力,因此减少了焊锡裂纹的产生。

  通过在外部端子中使用金属端子,吸收因热冲击及基板弯曲所产生的应力。同时提高耐振动性。2段型产品中可通过并列使用2个相同容量电容器的电路等来削减封装面积。相比铝电解电容器,ESR、ESL更低。

  一般MLCC端子电极的Cu底材层均进行了镀Ni及镀Sn。而树脂电极品是一款在镀Cu及镀Ni层中加入导电性树脂层的MLCC(图7)。

  树脂层吸收热冲击导致焊锡接合部膨胀收缩而产生的应力以及基板弯曲应力等,抑制焊锡裂纹的产生。

  TDK的树脂电极MLCC的特点在于拥有极其优异的耐热冲击性。图8为一般端子产品与树脂电极品在经过热冲击后粘合强度试验的接合强度比较图表。为3000次循环的热冲击(-55 to 125℃/3000cyc.)数据。一般产品的粘合强度约下降90%,而导电性树脂端子型仅下降了约50%。

  用于对需要使用焊接了积层贴片陶瓷片式电容器的基板的模块进行弯曲裂纹对策或预防

  用于安装于铝基板上的电气电路、对于弯曲需具备强耐久性且焊锡接合部存在问题的SMT

  PC、智能钥匙、汽车多媒体、开关电源、基地局、车载应用(ECU、ABS、xEV等)

  电容器与基板的接合部施加应力后会产生焊锡裂纹,从而可能引起元件脱落、开路故障等。

  汽车发动机舱或拥有其他热源的设备等暴露于热冲击、温度循环中的设备;实现无维护的基础设施;硬脆的无铅焊锡的接合需要非常注意。

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2025
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2025