【導(dǎo)讀】安裝片狀多層陶瓷電容器時(shí)，經(jīng)常容易發(fā)生斷裂，而且常常會(huì)出現(xiàn)的"扭曲裂紋"現(xiàn)象。本文主要講解在安裝多層陶瓷電容器時(shí)，怎樣避免發(fā)生斷裂的方法，以及為什么會(huì)出現(xiàn)"扭曲裂紋"現(xiàn)象。
多層陶瓷電容器的巧妙安裝方法
將電容器焊接在電路板上之后的工序中，在操作過(guò)程中如果電路板發(fā)生彎曲，則會(huì)導(dǎo)致電容器斷裂。為避免這種情況發(fā)生，將電容器安裝在電路板彎曲部位的反方向上，會(huì)有比較好的效果。
電路板施壓方向與零件安裝方向
圖1分別是針對(duì)電路板施壓方向縱向和橫向裝配零件的例子。面對(duì)壓力的方向，將零件進(jìn)行橫向安裝，可減緩來(lái)自電路板的壓力。
圖1 電路板施壓方向與零件裝配朝向
通過(guò)抗電路板彎曲試驗(yàn)，將圖1中①、②的評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。可知通過(guò)裝配在②方向上，電路板彎曲耐性增高，不易對(duì)零件施加壓力。
圖2 零件安裝方向與殘留率之間的關(guān)系
電路板裂口附近的電容器安裝
電路板裂口或電路板切口處，是生產(chǎn)工序中最容易導(dǎo)致電路板施壓的環(huán)節(jié)。例如，電路板裂口附近如圖3裝配零件時(shí)，如果以B、D＜C＜A的順序裝配則容易受到壓力。
圖3 電路板裂口附近的零件安裝實(shí)例
那么，我們看一下有無(wú)缺口時(shí)電路板的變形程度。
有無(wú)缺口時(shí)，電路板彎曲有何不同呢？FEM解析結(jié)果如圖4、圖5所示。
設(shè)想在模型圖中所示位置裝配零件的情況。(電路板1.6mm厚的FR4)
圖4為沒(méi)有缺口的情況。電路板的壓力大，在電路板裝配位置會(huì)產(chǎn)生紅色～黃色拉伸應(yīng)力，電容器存在發(fā)生開(kāi)裂的危險(xiǎn)。
另一方面，圖5是有缺口的情況，可知裝配零件的位置為綠色，電路板幾乎沒(méi)有產(chǎn)生彎曲。施加在零件上的壓力能夠控制在相當(dāng)小的范圍，所以是避免電容器開(kāi)裂的有效方法。
綜上所述，通過(guò)電路板缺口緩解壓力，為此與缺口邊線平行配置零件朝向（圖3中D）最有效。此外，無(wú)法改變零件朝向時(shí)，為使電路板不易發(fā)生變形，建議設(shè)置缺口為好（圖3中B）。
圖4 無(wú)缺口模型與彎曲分布
圖5 有缺口模型與彎曲分布
[page]多層陶瓷電容器"扭曲裂紋"現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和預(yù)防方法
多層陶瓷電容器（以下簡(jiǎn)稱貼片）。這里主要介紹一下該貼片常常會(huì)出現(xiàn)的"扭曲裂紋"現(xiàn)象。
正確使用貼片的話完全不會(huì)產(chǎn)生裂紋（裂縫）。但是，由于這種貼片與碗和器皿一樣都是陶瓷燒制成的，如果施加過(guò)大的機(jī)械力，就會(huì)產(chǎn)生裂紋（裂縫）。因此，這里我來(lái)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。
1、什么是扭曲裂紋？
首先，我們來(lái)看一下圖6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(kāi)，來(lái)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。
圖6 裂紋的代表性實(shí)例
2、扭曲裂紋的產(chǎn)生原理
為什么會(huì)產(chǎn)生扭曲裂紋呢？這是由于貼片是焊接在電路板上的。對(duì)電路板施加過(guò)大的機(jī)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(guò)來(lái)，就會(huì)看到下列情況。
如圖7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(huì)向左右移動(dòng)。
圖7 電路板變形及應(yīng)力圖
隨著焊盤的移動(dòng)，焊錫也會(huì)移動(dòng)或產(chǎn)生變形。焊錫變形后，貼片的外部電極就會(huì)移動(dòng)和變形，拉伸應(yīng)力就會(huì)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(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。
圖8 扭曲裂紋產(chǎn)生的原理
3、扭曲裂紋產(chǎn)生的影響
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(huì)下降，使得電路呈現(xiàn)出開(kāi)路狀態(tài)（開(kāi)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(jī)酸和濕氣會(huì)通過(guò)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(huì)變高，電流的流量過(guò)大時(shí)，最糟糕的情況會(huì)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(guò)大的機(jī)械力。
4、什么是扭曲量？
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(chǎng)施加過(guò)大的機(jī)械力。那么有什么方法可以使得過(guò)度施加的機(jī)械力變得可視化？。其中一種有效的方法就是測(cè)量扭曲量。下面，先來(lái)介紹一下什么是扭曲量。
扭曲是指，在物體上施加負(fù)重時(shí)單位長(zhǎng)度的變化量。
此時(shí)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(zhǎng)度；ΔL：變形長(zhǎng)度
例如，1000mm的棒經(jīng)過(guò)左右拉伸后，變成1001mm時(shí)，1mm/1000mm＝0.001ST＝1000μST。
5、如何防止扭曲裂紋的產(chǎn)生？
為 防止扭曲裂紋的產(chǎn)生，我們需要從電路板設(shè)計(jì)和工序管理這兩方面采取對(duì)策。首先，介紹一下工序管理方面的對(duì)策。先測(cè)量一下之前介紹過(guò)的扭曲量，然后在工序中 進(jìn)行扭曲量的管理。我們來(lái)設(shè)置一下標(biāo)準(zhǔn)扭曲量。如果設(shè)置值過(guò)小，則需要嚴(yán)格管理。如果設(shè)置值過(guò)大，則會(huì)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(fèi)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(huì)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(yàn)判斷制定的標(biāo)準(zhǔn)。
下面測(cè)量各個(gè)工序中的扭曲量。本公司通過(guò)過(guò)去調(diào)查的項(xiàng)目，總結(jié)出了哪些作業(yè)工序會(huì)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(guò)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的工序，可通過(guò)改良設(shè)備、改善作業(yè)等來(lái)控制扭曲量。
設(shè)計(jì)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(lái)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））
圖10 焊盤尺寸
5.配置設(shè)計(jì)模式（為防止印刷電路板因回流而變形，最好設(shè)計(jì)成銅箔模式）
6.采用樹(shù)脂外部電極產(chǎn)品（考慮到扭曲較大的時(shí)候，可以采用樹(shù)脂外部電極產(chǎn)品。）
以上等等。
