Hvorfor fortsætter dine MLCC'er med at bryde efter afpaneling

Hvorfor fortsætter dine MLCC'er med at gå i stykker efter afpaneling?

V-Cut Clearance-reglen, som ingen har pålagt

Den fejlende registrering påstod "periodisk kortslutning". Klienten var høflig omkring det, hvilket gjorde det værre. En gruppe kontrolpaneler havde faktisk kørt straf i burn-in og begyndte derefter at kaste tilfældige fejl på produktionsgulvet - forskellige systemer, forskellige dage, intet mønster nogen kunne opdage.

Vi skilte en af de stoppende arbejdsplader ad. Under mikroskopet, ingenting. Under røntgenbilledet, absolut intet mærkbart. Det krævede en akustisk kontrol at finde den: en keramisk kondensator -- en 0805 MLCC, der sad 2 millimeter fra printpladens kant -- var revnet ren med huset, parallelt med afbrydelsen. Spalten var usynlig udefra. Det var en traditionel fleks revne , og det lod de indvendige elektroder røre hinanden intermitterende.

Årsagen lå i stildataene, ikke i samlebåndet. Kondensatoren hvilede mindre end 1 mm fra V-skæring  da panelet blev delt, gik den fleksible stress og angst direkte over på komponenten.

Hvad et V-snit faktisk gør, når du knækker det

En V-rille er en målrettet svag linje. Fabrikanten skærer en V-formet rille – typisk 1/3 af pladetykkelsen dyb, fra begge sider – og pladen er angivet til at knække let langs denne linje, når panelet adskilles. Det er billigt, det er hurtigt, og for rektangulære plader er det standardindstillingen. panelisering  tilgang i branchen.

Men her er, hvad reklamer og marketing overser: at knække et V-snit er et kontrolleret brud. Når du bøjer panelet, koncentreres spændingen ved V-rillens spids, og bruddet forplanter sig langs rillelinjen. Det er den tilsigtede adfærd. Den utilsigtede del er det, der sker derefter - spændingen stopper ikke ved brætkanten. Bøjningsmomentet udstråler udad fra rillen, hen over loddeder  og ind i alt, der er fastgjort til overfladen inden for et bestemt område af linjen.

Hvis det "noget som helst" er en modstand, kan du få en loddeforbindelsessprække -- observerbar, reparerbar, irriterende. Hvis det er en flerlags keramisk kondensator , får du et helt andet videospil.

Hvorfor MLCC'er taber dette specifikke lottospil

Keramiske kondensatorer er en af de mest modtagelige komponenter i hele enheden over for mekanisk bøjning, og der er en produktårsag: dielektrikummet er en termineret keramik. Keramik producerer ikke, det bøjer ikke, det får ikke fejl - det brister. Når en MLCC-organ  er krum forbi sin bøjningsbegrænsning, begynder revnen ved pladekanten og løber diagonalt op med den indvendige elektrodepæl, hvor den holder sig til linjen med maksimal forskydningsspænding.

Skaden forværres af kondensatorens indre ramme -- roterende lag af keramiske og stålelektroder, måske 100 lag i en almindelig X7R-komponent. Et brud behøver ikke at beskadige komponenten midt over for at forårsage fejl. Det kræver blot at flytte et elektrodelag langt nok til at røre ved dets nabo. Det er en periodisk kortslutning, der kommer og går med temperaturniveau, resonans og printpladebøjning. Delen ser fin ud. Databladet hævder, at den er fantastisk. Kredsløbet er anderledes.

Og der er en særlig ondskabsfuldhed ved MLCC-frakturer: de er næsten uopdagelige. Revnen er indvendig, pakken er støbt eller afsluttet over revnen, og de klassiske evalueringsmetoder - AOI, røntgen - overser dem ofte. Revnen registreres kun pålideligt med akustisk mikroskopi  (CSAM) eller et forsigtigt tværsnit, hvilket er grunden til, at de sejler gennem produktion og overflade som områdefejl måneder senere.

Udsalgstallene, og hvorfor de adskiller sig

Kernespørgsmålet er grundlæggende: hvor tæt er for tæt på? Branchens svar er ikke ensartede, hvilket fortæller noget om, hvordan denne fejlslagne tilstand håndteres.

– Nogle pladefirmaer angiver 0,5 mm som deres minimale spillerum mellem komponent og V-snit

– Markedet IPC  rådgivning, og de fleste producenter har brug for 1,0 mm  fra V-rillens anlæg til det nærmeste kobber- eller elementlegeme

– Langt mere konservative henvisninger – inklusive en række ambulancepersonale med ubehagelig baggrund i området – siger 1,27 mm til 2,0 mm , og nogle går så højt som 5mm  specifikt for keramiske kondensatorer

Spredningen mellem 0,5 mm og 5 mm er ikke en indikation af komplikationer. Det er forskellen mellem "komponenten forstyrrer ikke fysisk ridsemekanismen" og "delen overlever opdelingsspændingen". En frigang på 0,5 mm opfylder den første standard. Den gør stort set ingenting for den anden. Bøjningsspændingsfeltet omkring et V-snit sætter ikke pris på en halv millimeter barriere - det forplanter sig langt forbi den, og den pålidelige skadeszone afhænger af pladetykkelse, materiale, dybden af boldspillet og hvordan opdelingen udføres.

Den fornuftige regulering jeg har involveret afhænger af, efter at have set alt for mange revnede kondensatorer: hold MLCC'er og forskellige andre keramiske komponenter mindst 2 mm fra enhver form for V-skåret linje , og behandl alt, der er nærmere end 1 mm, som et problem, der venter på en produktionsdag.

Hvorfor denne fejl så let skyldes den forkerte fejring

Her er den del, der gør dette problem virkelig skadeligt for en fungerende forbindelse: Når kortene er sat op, og fejlen opstår, kan 3 forskellige hændelser pege på hinanden.  

Markedet Pcb-producent  skær V-rillen præcist efter specifikationerne. Opsætningen af huset placerede elementerne præcis der, hvor Gerber sagde det. designer  dirigerede formatet med kondensatoren lige ved siden af pointlinjen, da intet i deres DRC markerede det. Ingen brød en retningslinje. Reglerne bestod bare ikke rigtigt af den ene, der betød noget -- fordi komponent-til-kant-afstand  er ikke en standard DRC-kontrol. De fleste CAD-enheder måler ikke heller afstanden til panelets vurderingslinje; paneliseringen sker typisk efter formateringen er færdig, i en separat handling, normalt af en anden person.

Det er det strukturelle hulrum. Layoutingeniøren placerer delene mod en fiktiv pladekant. Paneliseringsingeniøren inkluderer V-snittet bagefter. Ingen af dem ser nogensinde det konsoliderede billede. Revnen er udviklet ind, ikke lavet ind.

Hvad der egentlig stopper det

Mulighederne er forståelige, billige og vanvittigt underudnyttede:

Anvend et udelukkende område i layoutet, ikke kun i paneltegningen.  Angiv en komponentfri zone  på mindst 2 mm omkring hver rille, før du begynder at dirigere. Hvis dit EDA-værktøj understøtter designregler, skal du indkode det - afstanden fra delplads til brætkant. Hvis det ikke gør det, er det et tjeklistepunkt i enhver layoutvurdering. Det er i anmeldelsen, at dette registreres; det er i DRC, at det burde registreres, men det bliver det normalt ikke.

Vælg bevidst opdelingsmetoden.  V-snit er det forkerte værktøj til brædder med følsomme dele nær kanterne. Routeren opdeles  (tab-routing med computer) musebid  eller en fræset profil) skaber langt mindre bøjningsspænding, fordi pladen ikke bøjes – den reduceres. Laseropbygning  eller lasertransmission  er et andet alternativ, især til tynde eller skrøbelige underlag. Prisforskellen er reel, men den er lille sammenlignet med en fejltest i felten.

Hvis V-snittet er uundgåeligt, skal de sårbare dele sikres sted blindskinner  eller ekstra udbrudsflige, så spændingen absorberes, før den når elementområdet. Orienter rillelinjen langt fra keramiske populationer med høj densitet. For printplader, hvor MLCC'er skal sidde nær siden, overvej fleksibelt klæbemiddel under komponenten eller en seriemodstand - selvom designreparationen ærligt talt generelt er billigere.

Test det på modelstadiet, så snart som muligt.  Bebo et panel, opdel det på samme måde som produktionen ville opdele det, og kør produktionen gennem printkort med akustisk mikroskopi eller ved mindst 500 termiske cyklusser. Hvis MLCC'erne opdeles, finder du ud af det, når du har fem printkort, ikke fem tusind. Denne sættetest fanger en hel klasse af defekter – og stort set ingen kører den.

Layoutforordningen, der betaler sig selv

Prisberegningen her er som alle andre undgåelige problemer på dette marked. At flytte en kondensator 1,5 millimeter koster ingenting i designfasen – routing-softwareprogrammet fakturerer ikke pr. millimeter. At registrere splittet ved prototypen koster en eftermiddag med akustisk scanning. At finde det i produktionen koster en produktionsstop, karantæne og en fejlende analyse, der kører i ugevis. At finde det i felten koster dig forbrugerpartnerskabet.

Politikken er ligetil nok til at kunne skrives på en seddel: ingen keramisk komponent inden for 2 mm af en V-skåret linje . Implementer det i layoutet, verificer det i evalueringen, og valider det på det allerførste panel. MLCC'erne vil helt sikkert takke dig – roligt, indefra deres ubeskadigede keramiske kroppe, hvor revnen aldrig fik en chance for at starte.