Чому ваші MLCC продовжують ламатися після демонтажу?

Чому ваші MLCC продовжують ламатися після депанелювання?

Правило V-подібного вирізу, яке ніхто не нав'язував

У записі про невдачу йшлося про «періодичне коротке замикання». Клієнт ввічливо поставився до цього, що лише погіршило ситуацію. Партія панелей керування фактично виходила з ладу під час вигорання, а потім почала видавати випадкові помилки на виробничому майданчику – різні системи, різні дні, жодної закономірності, яку ніхто не міг виявити.

Ми розібрали одну з робочих дощок, що зупиняли. Під мікроскопом нічого не було видно. Під рентгеном абсолютно нічого не було помітно. Знадобилася акустична перевірка, щоб це знайти: керамічний конденсатор -- MLCC 0805 року, що знаходився за 2 міліметри від краю дошки -- був повністю тріснутий разом з корпусом, паралельно до місця зняття з виробництва. Розкол був непомітним зовні. Це був традиційний тріщина на згинанні , і це дозволяло внутрішнім електродам періодично торкатися один одного.

Причина була в даних про тип, а не в конвеєрі. Конденсатор знаходився на відстані менше 1 мм від... V-РЕЗ  лінія оцінки. Коли панель розділили, стрес та тривога від згинання збігалися з компонентом.

Що насправді робить V-подібний виріз, коли його ламаєш

V-подібний паз – це навмисно створена слабка лінія. Виробник вирізає V-подібний паз, зазвичай глибиною 1/3 товщини дошки, з обох боків, і дошка, як зазначено, легко ламається вздовж цієї лінії, коли панель відділяється. Це дешево, швидко, і для прямокутних дощок це стандартна процедура. панелізація  підхід у галузі.

Однак ось що замовчує реклама та маркетинг: зламування V-подібного розрізу – це контрольований розлом. Коли ви згинаєш панель, напруга концентрується на кінчику V-подібної канавки, і розлом поширюється вздовж лінії надрізу. Це заплановані звички. Непередбачена частина відбувається далі – напруга не зупиняється на краю дошки. Згинальний момент випромінюється назовні від канавки, вздовж паяні з'єднання  і в будь-що, що прикріплено до поверхні в межах певного діапазону лінії.

Якщо цим «щось» є резистор, ви можете отримати розкол паяного з'єднання – помітний, ремонтопридатний, подразливий. Якщо це... багатошаровий керамічний конденсатор , ви отримуєте зовсім іншу відеогру.

Чому MLCC програють саме цю лотерейну гру

Керамічні конденсатори є одними з найбільш схильних до механічного вигину компонентів у всій конструкції, і для цього є причина, пов'язана з продуктом: діелектрик - це кераміка з кінцевими контактами. Кераміка не пластична, не згинається, не тріскається – вона ламається. Коли... Орган MLCC  вигнута за межі своєї межі згинання, тріщина починається на краю плати та проходить по діагоналі вгору разом із внутрішньою стопкою електродів, дотримуючись лінії максимального напруження зсуву.

Шкода посилюється тим, що внутрішній каркас конденсатора -- обертові шари керамічних та сталевих електродів, можливо, 100 шарів у звичайному компоненті X7R. Розрив не обов'язково повинен пошкодити компонент навпіл, щоб спричинити вихід з ладу. Потрібно лише змістити один шар електрода настільки, щоб він торкнувся сусіднього. Це періодичне коротке замикання, яке виникає та зникає залежно від рівня температури, резонансу та згинання плати. Деталь виглядає добре. У технічному описі стверджується, що вона чудова. Схема відрізняється.

І є особлива небезпека переломів MLCC: їх майже неможливо виявити. Тріщина внутрішня, упаковка відлита або закриває тріщину, і класичні методи оцінки – AOI, рентген – часто їх не виявляють. Тріщину надійно фіксують лише за допомогою... акустична мікроскопія  (CSAM) або обережний поперечний переріз, тому вони проходять через виробництво та через кілька місяців виявляються як аварії в зоні.

Номери кліренсу та чому вони відрізняються

Основне питання банально: наскільки близько означає бути близьким? Відповіді галузі не є послідовними, що говорить про те, як вирішується цей невдалий режим.

—Деякі дерев'яні будинки вказують 0,5 мм як мінімальний зазор між компонентом та V-подібним вирізом

—Ринок МПК  поради, і більшість виробників вимагають 1.0 мм  від об'єкта V-подібної канавки до найближчого мідного або елементного корпусу

—Набагато консервативніші направлення, зокрема низка працівників служби швидкої медичної допомоги з неприємним минулим у регіоні, кажуть від 1,27 мм до 2,0 мм , а деякі сягають аж 5 мм  спеціально для керамічних конденсаторів

Розрив між 0,5 мм та 5 мм не є ознакою складності. Це різниця між «компонент фізично не порушує пристрій для нарізання» та «деталь витримує розщеплювальне напруження». Зазор 0,5 мм задовольняє перший стандарт. Він практично нічого не дає другому. Поле напруження згину навколо V-подібного розрізу не сприймає півміліметровий бар'єр – воно поширюється далеко повз нього, а реальна зона пошкодження залежить від товщини дошки, виробу, глибини гри в м'яч та способу розділення.

Розумне регулювання, яке я задіяв, залежить від того, побачивши забагато тріснутих конденсаторів: тримайте MLCC та різні інші керамічні компоненти на відстані щонайменше 2 мм від будь-якої лінії V-подібного розрізу і розглядати будь-що ближче за 1 мм як проблему, що очікує на виробництво.

Чому цю невдачу так легко звинуватити в неправильному святкуванні

Ось що робить цю проблему справді небезпечною для функціонування з'єднання: до моменту встановлення плат і появи несправності, три різні події можуть вказувати одна на одну.  

Ринок Виробник pcb  вирізав V-подібний паз точно за специфікацією. Під час встановлення елементи розташувалися саме там, де їх і зазначив Gerber. дизайнер  спрямували формат з конденсатором прямо біля лінії оцінки, оскільки ніщо в їхньому DRC не позначало це. Ніхто не порушив жодного правила. Правила просто не містили того, що мало значення – через те, що зазор від компонента до краю  не є стандартною перевіркою DRC. Більшість пристроїв CAD також не вимірюють відстань до лінії оцінки панелі; панелізація зазвичай відбувається після завершення форматування, окремою дією, зазвичай іншою особою.

Це структурна порожнеча. Інженер-розробник розміщує деталі на краю вигаданої плати. Інженер-розробник панелей додає V-подібний розріз після цього. Жоден з них не бачить зведеної картини. Тріщина розвивається, а не створюється.

Що насправді зупиняє це

Варіанти зрозумілі, недорогі та шалено мало використовуються:

Застосуйте заборонену зону в макеті, а не лише в кресленні панелі.  Вкажіть зона без компонентів  щонайменше 2 мм навколо кожної лінії надрізу, перш ніж почати направляти. Якщо ваш інструмент EDA підтримує норми проектування, закодуйте це – відстань від частини внутрішнього двору до краю дошки. Якщо ні, це є пунктом контрольного списку під час кожної оцінки макета. Це фіксується в рекомендаціях; DRC – це те, де це має бути фіксовано, але зазвичай цього не відбувається.

Оберіть підхід до розділення навмисно.  V-подібний розріз – це неправильний інструмент для дощок з чутливими частинами поблизу країв. Розщеплення маршрутизатора  (маршрутизація табуляції за допомогою комп'ютера укуси мишей  або фрезерований профіль) створює набагато менше напруження на згинання, оскільки дошка не згинається, а стискається. Лазерне нарощування  або лазерне передавання  – це ще одна альтернатива, особливо для тонких або крихких підкладок. Різниця в ціні справжня, проте вона невелика порівняно з польовим дослідженням на пошкодження.

Якщо V-подібного розрізу уникнути неможливо, закріпіть вразливі частини місце фіктивні рейки  або додаткові виступи-розриви, щоб напруга поглиналася, перш ніж вона потрапляє до області елемента. Розташуйте лінію надрізу подалі від керамічних скупчень з високою щільністю. Для плат, де MLCC повинні розташовуватися ближче до бокової сторони, подумайте про гнучкий клей під компонентом або послідовний резистор, хоча, чесно кажучи, ремонт конструкції, як правило, менш витратний.

Перевірте це на етапі моделі, якомога швидше.  Заселіть панель, розділіть її так, як це робить виробництво, та пропустіть процес виготовлення через плати за допомогою акустичної мікроскопії або щонайменше 500 термічних циклів. Якщо MLCC розщеплюються, ви дізнаєтесь, коли у вас п'ять плат, а не п'ять тисяч. Це комплексне дослідження виявляє цілий клас дефектів – і практично ніхто його не проводить.

Регулювання макета, яке окупається

Розрахунок цін тут збігається з будь-якою іншою проблемою, якої можна уникнути на цьому ринку. Переміщення конденсатора на 1,5 міліметра нічого не коштує на етапі проектування – програмне забезпечення для трасування не розраховує рахунок за міліметр. Зафіксування розриву на прототипі коштує цілий день акустичного сканування. Його пошук у виробництві коштує зупинки лінії, карантину та аналізу невдач, який триває тижнями. Пошук його в польових умовах коштує вам партнерства зі споживачем.

Політика достатньо проста, щоб її можна було написати на стікері: відсутність керамічного компонента в межах 2 мм від лінії V-подібного розрізу внесіть це в макет, перевірте в оцінці та підтвердіть на першій панелі. MLCC неодмінно подякують вам — спокійно, зсередини своїх неушкоджених керамічних тіл, де розкол ніколи не мав можливості початися.