Varför fortsätter era MLCC:er att gå sönder efter att panelen tagits bort?

Varför fortsätter era MLCC:er att gå sönder efter att panelen tagits bort?

V-Cut-frigångsregeln som ingen har infört

Den felaktiga registret påstod "periodisk kortslutning". Kunden var artig angående det, vilket gjorde saken värre. En grupp kontrollpaneler hade faktiskt kört "straff" i "burn-in" och började sedan kasta slumpmässiga misstag på tillverkningsgolvet – olika system, olika dagar, inget mönster någon kunde upptäcka.

Vi tog isär en av de arbetsplattor som stoppade. Under mikroskopet, ingenting. Under röntgen, absolut ingenting märkbart. Det krävdes en akustisk kontroll för att hitta den: en keramisk kondensator -- en 0805 MLCC som satt 2 millimeter från kortets kant -- var sprucken ren med kroppen, parallellt med avbrottet. Sprickan syntes inte från utsidan. Det var en traditionell flexspricka , och det lät de inre elektroderna vidröra varandra intermittent.

Orsaken låg i stildatan, inte i monteringsbandet. Kondensatorn låg mindre än 1 mm från V-skärning  poänglinjen. När panelen delades, spred sig den böjande stressen och ångesten direkt till komponenten.

Vad en V-formad skärning faktiskt gör när du bryter den

En V-markering är en avsiktlig svag linje. Tillverkaren skär ett V-format spår – vanligtvis 1/3 av skivans tjocklek djupt, från båda sidor – och skivan indikeras att den lätt går sönder längs den linjen när panelen separeras. Det är billigt, det går snabbt, och för rektangulära skivor är det standard. panelisering  tillvägagångssätt i branschen.

Men här är vad reklam och marknadsföring skyler över: att knäcka ett V-snitt är ett kontrollerat brott. När du böjer panelen koncentreras spänningen vid V-spårets spets, och brottet sprider sig längs skårlinjen. Det är den avsedda handlingen. Det oavsiktliga är vad som händer efteråt – spänningen slutar inte vid skivans kant. Böjmomentet strålar ut från spåret, tvärs över... lödled  och in i allt som är fäst vid ytan inom ett specifikt område av linjen.

Om det där "något" är ett motstånd, kan du få en lödfog som spricker – observerbar, reparerbar, irriterande. Om det är ett flerskiktad keramisk kondensator , får du ett helt annat videospel.

Varför MLCC förlorar just detta lottospel

Keramiska kondensatorer är en av de mest känsliga komponenterna i hela enheten för mekanisk böjning, och det finns en produktanledning: dielektrikumet är en terminerad keramik. Keramik producerar inte, den böjer sig inte, den spricker inte – den spricker. När en MLCC-kropp  är böjd förbi sin flexibilitetsgräns, börjar sprickan vid kortkanten och löper diagonalt uppåt med den inre elektrodhögen, och håller sig till linjen för maximal skjuvspänning.

Skadan förvärras av kondensatorns interna ramverk -- roterande lager av keramiska och stålelektroder, kanske 100 lager i en vanlig X7R-komponent. En spricka behöver inte skada komponenten mitt itu för att orsaka fel. Det kräver bara att ett elektrodlager flyttas tillräckligt långt för att vidröra sin granne. Det är en periodisk kortvarig händelse som kommer och går med temperaturnivå, resonans och kretskortsflex. Delen ser bra ut. Databladet påstår att den är bra. Kretsen skiljer sig åt.

Och det finns en speciell ondska med MLCC-frakturer: de är nästan omöjliga att upptäcka. Sprickan är invändig, förpackningen är gjuten eller avslutad över sprickan, och de klassiska analysmetoderna – AOI, röntgen – missar dem ofta. Sprickan fångas bara pålitligt med mikroskopi  (CSAM) eller ett försiktigt tvärsnitt, vilket är anledningen till att de seglar genom produktion och dyker upp som områdesfel månader senare.

Utförsäljningssiffrorna och varför de skiljer sig åt

Kärnfrågan är grundläggande: hur nära är för nära? Branschens svar är inte konsekventa, vilket säger något om hur detta misslyckade läge hanteras.

-Vissa skivhus anger 0,5 mm som minsta avstånd mellan komponent och V-skärning

-Marknaden IPC  råd och de flesta tillverkare behöver 1,0 mm  från V-spårets anslutning till närmaste koppar- eller elementkropp

-Mycket mer konservativa remisser – inklusive ett antal ambulanssjukvårdare med obehaglig bakgrund i området – säger 1,27 mm till 2,0 mm , och vissa går så högt som 5mm  specifikt för keramiska kondensatorer

Skillnaden mellan 0,5 mm och 5 mm är inte ett tecken på komplikation. Det är skillnaden mellan "komponenten stör inte fysiskt ritsningsanordningen" och "delen överlever delningspänningen". Ett spelrum på 0,5 mm uppfyller den första standarden. Det gör praktiskt taget ingenting för den andra. Böjspänningsfältet runt ett V-snitt uppskattar inte en halvmillimeterbarriär – den sprider sig långt förbi den, och den effektiva skadoronen beror på skivans tjocklek, material, bollens djup och hur delning görs.

Den förnuftiga regleringen jag har involverat beror på, efter att ha sett alltför många spruckna kondensatorer: håll MLCC:er och diverse andra keramiska komponenter minst 2 mm från alla typer av V-skurna linjer , och behandla allt närmare än 1 mm som ett problem som väntar på en produktionsdag.

Varför detta misslyckande så lätt kan bero på felaktigt firande

Nedan följer den del som gör detta problem riktigt skadligt för en fungerande anslutning: när korten är installerade och felet uppstår kan tre olika händelser peka mot varandra.  

Marknaden Pcb-tillverkare  sågade V-spåret exakt enligt specifikationen. Vid uppbyggnaden av huset placerades elementen exakt där Gerber-modellen hade sagt det. designer  dirigerade formatet med kondensatorn precis bredvid poänglinjen, eftersom ingenting i deras DRC flaggade det. Ingen bröt mot en riktlinje. Reglerna bestod helt enkelt inte av det som var viktigt -- på grund av att komponent-till-kant-frigång  är inte en standard DRC-kontroll. Majoriteten av CAD-enheter mäter inte heller avståndet till panelens graderingslinje; paneliseringen sker vanligtvis efter att formateringen är klar, i en separat åtgärd, vanligtvis av en annan person.

Det är det strukturella tomrummet. Layoutingenjören placerar delar mot en fiktiv skivkant. Paneliseringsingenjören inkluderar V-snittet efteråt. Ingen av dem ser någonsin den sammanslagna bilden. Sprickan är framkallad, inte gjord.

Vad som egentligen stoppar det

Alternativen är förstådda, billiga och vansinnigt underutnyttjade:

Använd ett avgränsat område i layouten, inte bara i panelritningen.  Ange en komponentfri zon  på minst 2 mm runt varje rigglinje innan du börjar rikta. Om ditt EDA-verktyg stöder designföreskrifter, koda det – avståndet från delgården till brädans kant. Om det inte gör det är det en checklista för varje layoututvärdering. Det är i recensionen som detta registreras; i DRC-rapporten ska det registreras men det görs oftast inte.

Välj uppdelningsmetoden medvetet.  V-sågning är fel verktyg för brädor med känsliga delar nära kanterna. Routern delas upp  (flikrutning med dator musbett  eller en fräst profil) skapar mycket mindre böjspänning, eftersom brädan inte böjs – den reduceras. Laseruppbyggnad  eller lasersändning  är ett annat alternativ, särskilt för tunna eller ömtåliga underlag. Prisskillnaden är verklig, men den är liten jämfört med en feltestning i fält.

Om V-snittet är oundvikligt, säkra de sårbara delarna plats attrappräcken  eller ytterligare utbrottsflikar så att spänningen absorberas innan den når elementområdet. Orientera skårlinjen långt från keramiska populationer med hög densitet. För kort där MLCC:er behöver sitta nära sidan, överväg flexibelt lim under komponenten eller ett seriemotstånd – även om ärligt talat är designreparationen i allmänhet billigare.

Testa det på modellstadiet, så snart som möjligt.  Bebo en panel, dela den på samma sätt som tillverkningen gör, och kör tillverkningen genom korten med akustisk mikroskopi eller med minst 500 termiska cykler. Om MLCC:erna delas upp, får du reda på det när du har fem kort, inte fem tusen. Denna serietest upptäcker en hel klass av defekter – och praktiskt taget ingen kör den.

Layoutregleringen som betalar för sig själv

Priskalkylen här sammanfaller med alla andra undvikbara problem på den här marknaden. Att flytta en kondensator 1,5 millimeter kostar ingenting i designfasen – routingprogrammet fakturerar inte per millimeter. Att fånga upp splittringen vid prototypen kostar en eftermiddag av akustisk skanning. Att hitta den i tillverkningen kostar ett produktionsstopp, karantän och en misslyckad analys som pågår i veckor. Att hitta den i fält kostar dig tillbaka till konsumentpartnerskapet.

Policyn är tillräckligt enkel för att skrivas på en klisterlapp: ingen keramisk komponent inom 2 mm från en V-skuren linje . Implementera det i layouten, verifiera det i utvärderingen och validera det på den allra första panelen. MLCC:erna kommer säkerligen att tacka dig – lugnt, inifrån sina oskadade keramiska kroppar, där sprickan aldrig fick en chans att börja.