Guía de condensadores

Mecanismo de las grietas por deformación y medidas preventivas para condensadores cerámicos multicapa

08/28/2012

Fecha de revisión final: 27/07/2022

Hola a todos En esta columna se describen los condensadores cerámicos multicapa (en adelante, "chips"), que se han convertido en indispensables para los dispositivos electrónicos. Esta lección describe el fenómeno de las "grietas por deformación" que pueden producirse en estos chips.
Si los chips se manipulan correctamente, no se producen grietas. Sin embargo, los chips están hechos de cerámica, como las tazas y los platillos, por lo que pueden agrietarse si se someten a una fuerza mecánica excesiva. Por lo tanto, nos gustaría describir el mecanismo por el que se producen las grietas por deformación y enseñar cómo prevenirlas.

1. ¿Qué es una grieta por deformación?

En primer lugar, veamos en la figura 1 qué es una grieta por deformación. Una grieta por deformación es una grieta producida por deformación. Las grietas por deformación son difíciles de descubrir desde el exterior de la viruta. La siguiente imagen muestra una fotografía de una viruta que ha sido cortada y cuya superficie ha sido pulida.
Se puede confirmar la presencia de una grieta que se extiende en diagonal desde el extremo del electrodo externo, característica de las grietas por deformación.

2. ¿Cuál es el mecanismo por el que se producen las grietas por deformación?

Este tipo de grieta se produce porque los chips se montan en el suelo de la placa mediante soldadura. Cuando se aplica una fuerza mecánica excesiva a una placa, ésta se dobla y se retuerce, lo que provoca la aparición de grietas por deformación.

Veamos qué ocurre cuando una tabla se dobla.
La superficie superior de la placa se alarga y la inferior se comprime, como se muestra en la figura 2. Esta elongación de la superficie superior hace que la tierra de cobre se desplace hacia la derecha y la izquierda. Este alargamiento de la superficie superior hace que la tierra de cobre se desplace hacia la derecha y hacia la izquierda.

Figura 2. Imagen de la deformación y la tensión del tablero

Cuando la tierra se mueve, la soldadura también se mueve y se deforma. Esta deformación de la soldadura hace que los electrodos externos del chip se muevan y se deformen, con lo que la tensión de tracción se concentra en el extremo de los electrodos externos del chip.Las grietas se producen cuando esta tensión de tracción supera la resistencia del dieléctrico del chip.

Figura 3. Mecanismo de la grieta por deformación

3. ¿Cuáles son los efectos de las grietas por deformación?

Cuando una grieta por deformación se extiende desde el extremo de un electrodo externo de la superficie inferior hasta un electrodo externo de la superficie superior, la capacitancia disminuye y puede formarse un circuito abierto. Además, incluso cuando una grieta no es tan grave, si la grieta alcanza un electrodo interno, la materia orgánica del fundente de soldadura o la humedad pueden entrar en el chip a través del hueco formado por la grieta, provocando el deterioro de la resistencia del aislamiento. Cuando la carga de tensión es alta y fluyen grandes corrientes, las grietas por deformación también pueden provocar un cortocircuito en el peor de los casos.

Las virutas con grietas por deformación son difíciles de eliminar mediante clasificación visual u otra inspección externa, por lo que es importante aplicar controles para evitar que se aplique una fuerza mecánica excesiva a fin de prevenir las grietas.

4. ¿Cuál es la cantidad de tensión?

Para evitar que se produzcan grietas por deformación, deben tomarse medidas para evitar que se aplique una fuerza mecánica excesiva en los lugares de fabricación de los productos. ¿Existen métodos adecuados que permitan ver cuándo se aplica una fuerza mecánica excesiva? Un método eficaz es medir la cantidad de deformación. En primer lugar, expliquemos qué es la cantidad de deformación.

La deformación se refiere a la cantidad de cambio por unidad de longitud cuando se aplica una carga a un objeto. El factor de elongación en ese momento se denomina cantidad de deformación.

ε＝ΔL/L
ε: cantidad de deformación; L: longitud antes de la aplicación de la fuerza; ΔL: cambio de longitud.

Por ejemplo, cuando una varilla de 1000 mm de longitud se tira hacia la izquierda y la derecha y se convierte en 1001 mm de longitud, la cantidad de deformación es la siguiente:

1 mm/1000 mm ＝ 0,001ST ＝ 1000μST

5. ¿Cómo se pueden prevenir las grietas por deformación?

Para evitar las grietas por deformación, se toman contramedidas desde los dos aspectos del diseño de la placa y el control del proceso. En primer lugar, presentaremos las contramedidas desde el punto de vista del control del proceso. La cantidad de deformación en un proceso se controla midiendo la cantidad de deformación descrita anteriormente. En primer lugar, se establece una cantidad de deformación estándar. Si se fija un valor pequeño, se consigue un control estricto, mientras que si se fija un valor demasiado grande, pueden producirse fisuras por deformación. Los clientes que fabrican productos que pueden afectar a la vida humana suelen utilizar 500 μST, y los clientes que fabrican productos de consumo general suelen utilizar 1000 μST como valor estándar.

Incluso con el mismo grado de tensión en la placa, la tensión aplicada a los componentes difiere según el tipo de placa, su grosor y otros factores. Por ello, la situación actual es tal que los clientes establecen normas basadas en su propio criterio y experiencia.

A continuación, se mide la cantidad de deformación en cada proceso. Murata ha resumido los tipos de procesos de trabajo en los que se producen grietas por deformación basándose en estudios de incidentes pasados. Debe darse prioridad al control de estos procesos.

Tabla 1. Trabajos de montaje y posibilidad de grietas por deformación

Se toman medidas de mejora de las instalaciones, del trabajo y otras medidas correctivas para suprimir la cantidad de tensión en los procesos que superan la norma establecida.

A continuación, presentaremos las principales medidas preventivas desde el punto de vista del diseño.

1. Distancia de los bordes de la placa, orificios para tornillos y conectores
(Garantice una distancia adecuada, por ejemplo, 10 mm o más).
2. Disposición
(En general, la disposición debe ser paralela a las líneas de separación. Los chips no deben
no deben colocarse en lugares donde se concentre fácilmente la tensión, como las esquinas de las placas y las curvas de las placas en forma de L).
tableros en forma de L).
3. Selección del tipo de línea de separación
(Las ranuras son mejores que las perforaciones).
4. Anchura del terreno
(La dimensión C debe ser menor que la dimensión W (anchura) de la viruta).

5. Diseño del patrón
(El patrón de la lámina de cobre debe diseñarse de modo que la placa de circuito impreso no se deforme durante la soldadura por reflujo.
deforme durante la soldadura por reflujo).
6. 6. Uso de componentes que contienen resina en el electrodo externo
(Utilice componentes que contengan resina en el electrodo externo en lugares que puedan estar sometidos a grandes tensiones.
sometidos a grandes esfuerzos).

Murata ha participado y ofrecido asesoramiento para la medición de tensiones y el diseño de placas tanto en Japón como en el resto del mundo, y ha cultivado diversas habilidades y conocimientos relativos a cómo resolver las grietas por tensión.
En el futuro, tenemos la intención de seguir haciendo todo lo posible para resolver los problemas de los clientes.

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・No lo entendió del todo,
・Quiere saber más específicamente sobre la medición de la tensión,
・Quiere saber más específicamente lo que debe ser investigado en el diseño de placas,

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