Защо вашите MLCC-та продължават да се чупят след депанелизиране

Защо вашите MLCC-та продължават да се чупят след депанелизиране?

Правилото за V-образен разрез, което никой не е налагал

В записа за неуспех се твърди за „периодично късо съединение“. Клиентът беше учтив по отношение на това, което влоши нещата. Партида от контролни панели всъщност работеше с грешки при изгаряне, след което започна да генерира произволни грешки на производствения цех – различни системи, различни дни, никаква закономерност, която никой не можеше да открие.

Разделихме една от работните дъски за спиране. Под микроскоп нищо. Под рентгенова снимка абсолютно нищо не се забелязва. Необходима беше акустична проверка, за да го открием: керамичен кондензатор -- MLCC от 0805 г., разположен на 2 милиметра от ръба на дъската -- беше напълно напукан с корпуса, успоредно на спирането на производството. Разцепването не се виждаше отвън. Беше традиционен пукнатина при огъване , и това позволяваше на вътрешните електроди да се докосват периодично.

Причината е била в данните за стила, а не в поточната линия. Кондензаторът е бил на по-малко от 1 мм от... V-рязане  линия на разделяне. Когато панелът беше разделен, стресът и тревожността от огъване се проточиха право в компонента.

Какво всъщност прави V-образният изрез, когато го счупите

V-образният жлеб е умишлено нанесена слаба линия. Производителят изрязва V-образен жлеб – обикновено с дълбочина 1/3 от дебелината на плоскостта, от двете страни – и е предвидено плоскостта да се счупи лесно по тази линия, когато панелът се раздели. Това е евтино, бързо и за правоъгълни плоскости това е стандартната линия. панелиране  подход в индустрията.

Ето какво обаче се прикрива от рекламата и маркетинга: счупването на V-образен жлеб е контролирано счупване. Когато огънете панела, напрежението се концентрира във върха на V-образния жлеб и счупването се разпространява по линията на разреза. Това са предвидените навици. Неочакваната част е това, което се случва след това - напрежението не спира на ръба на дъската. Огъващият момент се разпространява навън от жлеба, през... запоени възли  и във всичко, прикрепено към повърхността в рамките на определен диапазон от линията.

Ако това „нещо“ е резистор, може да се получи разкъсване на спойката – забележимо, поправимо, дразнещо. Ако е... мултипериен керамичен кондензатор , получавате съвсем различна видеоигра.

Защо MLCC губят тази специфична лото игра

Керамичните кондензатори са едни от най-податливите компоненти в целия монтаж на механично огъване и за това има причина, свързана с продукта: диелектрикът е керамика с крайни йони. Керамиката не се деформира, не се огъва, не се напуква – тя се чупи. Когато... Орган на MLCC  е извита отвъд ограничението си на огъване, пукнатината започва от ръба на платката и се простира диагонално нагоре с вътрешния електроден куп, придържайки се към линията на максимално напрежение на срязване.

Щетите се утежняват от вътрешната рамка на кондензатора -- въртящи се слоеве от керамични и стоманени електроди, може би 100 слоя в обикновен X7R компонент. Не е нужно счупването да повреди компонента наполовина, за да причини повреда. Необходимо е само един електроден слой да се измести достатъчно, за да докосне съседния си. Това е периодично явление, което се появява и изчезва в зависимост от температурното ниво, резонанса и огъването на платката. Детайлът изглежда добре. В информационния лист се твърди, че е страхотен. Схемата е различна.

И има една особена злоба при фрактурите на MLCC: те са почти неоткриваеми. Пукнатината е вътрешна, опаковката е формована или завършва върху пукнатината и класическите методи за оценка – AOI, рентген – често ги пропускат. Пукнатината се улавя надеждно само с акустична микроскопия  (CSAM) или предпазливо напречно сечение, поради което те преминават през производство и се появяват като повреди в зоната месеци по-късно.

Числата за клирънс и защо те се различават

Основният въпрос е фундаментален: колко близо е „точно толкова близо“? Отговорите в индустрията не са последователни, което ви говори нещо за това как се справяме с този неуспешен режим.

—Някои дъскорезници посочват 0,5 мм като минимално разстояние между компонента и V-образния разрез.

—Пазарът Ipc  съвети и повечето производители изискват 1,0 мм  от съоръжението на V-образния жлеб до най-близкото медно или елементно тяло

—Много по-консервативните препоръки – включително редица доставчици на спешна медицинска помощ с неприятен опит в района – казват 1,27 мм до 2,0 мм , а някои стигат чак до 5мм  специално за керамични кондензатори

Разликата между 0,5 мм и 5 мм не е индикация за усложнение. Това е разликата между „компонентът не нарушава физически устройството за нарязване“ и „детайлът оцелява при разделяне на напрежението“. Хлабина от 0,5 мм удовлетворява първия стандарт. Тя почти не прави нищо за втория. Полето на огъващото напрежение около V-образен разрез не приема бариера от половин милиметър – то се разпространява далеч покрай нея, а надеждната зона на повреда зависи от дебелината на дъската, материала, дълбочината на топката и начина, по който се извършва разделянето.

Разумната регулация, на която съм се спрял, след като видях твърде много спукани кондензатори: дръжте MLCC и различни други керамични компоненти на поне 2 мм от всякакъв вид V-образна линия на рязане и третирайте всичко по-близо от 1 мм като проблем, чакащ в производствения ден.

Защо този провал е толкова лесен за обвиняване на неправилното празненство

Ето частта, която прави този проблем наистина вреден за функциониращата връзка: докато платките бъдат настроени и се появи повредата, 3 различни събития могат да сочат едно към друго.  

Пазарът Производител на PCB  изряза V-образния жлеб прецизно по спецификация. Настройката постави елементите точно там, където е казал Гербер. дизайнер  насочиха формата с кондензатора точно до линията за резултата, тъй като нищо в техния DRC не го маркираше. Никой не наруши правило. Правилата просто не включваха това, което имаше значение - поради факта, че разстояние между компонента и ръба  не е стандартна DRC проверка. Повечето CAD устройства не измерват обхвата до линията за оценка на панела; панелизирането обикновено се извършва след завършване на форматирането, в отделно действие, обикновено от друг човек.

Това е структурната кухина. Инженерът по оформлението разполага частите срещу ръба на фиктивна дъска. Инженерът по панелизацията включва V-образния разрез след това. Никой от двамата не вижда консолидираната картина. Пукнатината се развива, а не се прави.

Какво всъщност го спира

Опциите са разбираеми, евтини и лудо недостатъчно използвани:

Приложете зона за забрана в оформлението, не само в чертежа на панела.  Посочете зона без компоненти  от минимум 2 мм около всяка линия за нарязване, преди да започнете да насочвате. Ако вашият EDA инструмент поддържа дизайнерски разпоредби, кодирайте го - разстоянието от частичния двор до ръба на дъската. Ако не го прави, това е елемент от контролния списък при всяка оценка на оформлението. Референцията е мястото, където това се отчита; DRC е мястото, където трябва да се отчита, но обикновено не е.

Изберете подхода на разделяне умишлено.  V-образното рязане е грешен инструмент за дъски с чувствителни части близо до ръбовете. Разделяне на рутера  (маршрутизиране на табулации с компютър ухапвания от мишки  или фрезован профил) създава много по-малко напрежение при огъване, защото дъската не се огъва – тя се свива. Лазерно натрупване  или лазерно предаване  е друга алтернатива, особено за тънки или чупливи подложки. Разликата в цената е реална, но е малка в сравнение с изследване на повреда в полеви условия.

Ако V-образното рязане е неизбежно, обезопасете уязвимите части място фиктивни релси  или допълнителни отвори за отваряне, така че напрежението да се абсорбира, преди да достигне до зоната на елемента. Ориентирайте линията на нарязване далеч от керамични популации с висока плътност. За платки, където MLCC трябва да стоят близо до страната, помислете за гъвкаво лепило под компонента или сериен резистор - въпреки че честно казано, ремонтът на дизайна обикновено е по-евтин.

Тествайте го на етап моделиране, веднага щом.  Напълнете панел, разделете го по начина, по който производството го разделя, и го прокарайте през платки с акустична микроскопия или при поне 500 термични цикъла. Ако MLCC-тата се разделят, ще разберете, че имате пет платки, а не пет хиляди. Този набор от тестове улавя цял клас дефекти - и почти никой не го прави.

Регулацията на оформлението, която се изплаща сама

Ценовото изчисление тук съвпада с всеки друг предотвратим проблем на този пазар. Преместването на кондензатор с 1,5 милиметра не струва нищо на етапа на проектиране – софтуерната програма за трасиране не таксува на милиметър. Заснемането на разделянето при прототип струва един следобед акустично сканиране. Намирането му в производството струва спиране на линията, карантина и анализ на неуспеха, който продължава седмици наред. Намирането му на място ви струва връщане назад на партньорството с потребителя.

Правилото е достатъчно просто, за да се напише на лепяща се бележка: няма керамичен компонент в рамките на 2 мм от V-образната линия на рязане наложете го в оформлението, проверете го при оценката и го валидирайте на първия панел. MLCC-тата със сигурност ще ви благодарят – спокойно, от вътрешността на своите невредими керамични тела, където разделянето никога не е имало шанс да започне.