Kondensator
Kondensator-Leitfaden
Welche Art von Layout verhindert, dass Chip-Vielschicht-Keramikkondensatoren Risse bekommen?
Datum der letzten Überarbeitung: 27.07.2022
Kondensatoren können Risse bekommen, wenn sich die Leiterplatten bei der Handhabung verbiegen, nachdem die Kondensatoren auf die Leiterplatten gelötet wurden. Eine wirksame Methode, um dies zu verhindern, besteht darin, die Kondensatoren relativ zur Biegerichtung der Leiterplatte auszurichten, so dass sie nicht so leicht von der Belastung betroffen sind.
In dieser Lektion werden Bauteil-Layouts vorgestellt, die verhindern, dass sich die Platine verzieht und sich verbiegt und dadurch Spannungen auf die Bauteile einwirken.
1) Belastungsrichtung der Platine und Ausrichtung der Teilemontage
Abbildung 1 zeigt Beispiele für Teile, die senkrecht und waagerecht zur Belastungsrichtung der Leiterplatte montiert sind. Die Auswirkungen der von der Leiterplatte ausgehenden Spannungen lassen sich durch eine horizontale Ausrichtung der Teile in Bezug auf die Richtung, in der die Spannungen wirken, verringern.
Abbildung 2 zeigt ein Bild der Ergebnisse der Bewertung der oben genannten Fälle 1 und 2 durch Biegeversuche. Daraus geht hervor, dass die Ausrichtung der Teile wie in Fall 2 die Biegefestigkeit der Platine erhöht und dazu beiträgt, dass keine Spannungen auf die Teile ausgeübt werden.
2) Kondensatoranordnung in der Nähe von Leiterplattenunterbrechungen
Spannungen von der Platine werden am leichtesten beim Brechen und Schneiden der Platine erzeugt, daher ist bei diesen Prozessen Vorsicht geboten. Wenn beispielsweise Teile in der Nähe von Platinenbrüchen positioniert werden, wie in Abbildung 3 dargestellt, sind die Teile in aufsteigender Reihenfolge B, D < C < A leichter von Spannungen betroffen.
Untersuchen wir nun, wie sich die Platten in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Schlitzes verformen.
Die Abbildungen 4 und 5 zeigen die Ergebnisse der FEM-Analyse des Unterschieds in der Plattenverformung in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Schlitzes.
Es wird angenommen, dass ein Teil an der in der Modellabbildung angegebenen Stelle montiert ist. (Die Platten sind aus 1,6 mm dickem FR4.)
Abbildung 4 zeigt den Fall ohne Schlitz. Hier ist die Spannung auf der Leiterplatte groß, hohe Zugspannungen (rot bis gelb) wirken auf die Stelle, an der das Teil montiert ist, und es besteht die Gefahr, dass der Kondensator reißt.
Im Gegensatz dazu zeigt Abbildung 5 den Fall mit einem Schlitz. Hier ist die Stelle, an der das Bauteil montiert ist, grün, was bedeutet, dass an dieser Stelle nur eine geringe oder gar keine Dehnung der Leiterplatte auftritt. Dies zeigt, dass die auf das Bauteil einwirkende Spannung stark unterdrückt werden kann, so dass dies ein wirksames Mittel zur Vermeidung von Rissen im Kondensator ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ausrichtung der Teile parallel zur Bruchlinie (D in Abbildung 3) das wirksamste Mittel zur Verringerung der Belastung durch Kartonbrüche ist. Wenn die Ausrichtung des Teils nicht geändert werden kann, ist es außerdem wirksam, einen Schlitz zu machen, damit das Teil nicht so leicht von der Verformung der Platte betroffen ist (B in Abbildung 3).
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