Capacitor
Guia de condensadores
Mecanismo de fissuração por deformação e medidas preventivas para condensadores cerâmicos multicamadas
Data da revisão final: 07/27/2022
Olá a todos! Esta coluna descreve os condensadores cerâmicos multicamada (a seguir designados por "chips"), que se tornaram indispensáveis nos dispositivos electrónicos. Esta lição descreve o fenómeno das "fissuras por deformação" que podem ocorrer nestes condensadores.
Desde que os chips sejam manuseados corretamente, não ocorrem fissuras. No entanto, os chips são feitos de cerâmica, tal como as chávenas e os pires, pelo que podem rachar se forem sujeitos a uma força mecânica excessiva. Por isso, gostaríamos de descrever o mecanismo pelo qual as fissuras de deformação ocorrem e ensinar como prevenir as fissuras de deformação.
1. O que é uma fissura por deformação?
Em primeiro lugar, vejamos a Figura 1 para perceber o que é uma fenda de deformação. Uma fenda de deformação é uma fenda produzida por tensão. As fissuras de deformação são difíceis de descobrir a partir do exterior do chip. A imagem abaixo mostra uma fotografia de um chip que foi cortado e a superfície cortada foi polida.
Pode ser confirmada uma fenda que se estende diagonalmente a partir da extremidade do elétrodo externo, o que é caraterístico das fendas de deformação.
2. Qual é o mecanismo pelo qual ocorrem as fissuras de deformação?
Este tipo de fissura ocorre porque as pastilhas são montadas no solo da placa com recurso a solda. Quando é aplicada uma força mecânica excessiva a uma placa, esta dobra-se e torce-se, o que resulta na ocorrência de fissuras por deformação.
Vejamos o que acontece quando uma placa se dobra.
A superfície superior da placa alonga-se e a superfície inferior comprime-se, como mostra a Figura 2. Este alongamento da superfície superior faz com que a terra de cobre se desloque para a direita e para a esquerda.
Quando a terra se move, a solda também se move e deforma. Esta deformação da solda faz com que os eléctrodos externos do chip se movam e se deformem, o que faz com que a tensão de tração se concentre na extremidade dos eléctrodos externos do chip.
3. Quais são os efeitos das fissuras de deformação?
Quando uma fenda de deformação se estende desde a extremidade de um elétrodo externo na superfície inferior até um elétrodo externo na superfície superior, a capacitância diminui e pode formar-se um circuito aberto. Além disso, mesmo quando uma fenda não é muito grave, se a fenda atingir um elétrodo interno, a matéria orgânica no fluxo de solda ou a humidade podem entrar no chip através do espaço formado pela fenda, provocando a deterioração da resistência de isolamento. Quando a carga de tensão é elevada e circulam grandes correntes, as fissuras por deformação podem também provocar um curto-circuito no pior dos casos.
As aparas com fissuras de deformação são difíceis de eliminar por triagem visual ou outra inspeção externa, pelo que é importante implementar controlos para impedir a aplicação de força mecânica excessiva, a fim de evitar fissuras.
4. Qual é a quantidade de tensão?
Para evitar a ocorrência de fissuras por deformação, devem ser tomadas medidas para evitar a aplicação de força mecânica excessiva nos locais de fabrico dos produtos. Um método eficaz é a medição da quantidade de deformação. Primeiro, vamos explicar o que é a quantidade de deformação.
A deformação refere-se à quantidade de alteração por unidade de comprimento quando uma carga é aplicada a um objeto. O fator de alongamento neste momento é chamado de quantidade de deformação.
ε＝ΔL/L
ε: quantidade de deformação; L: comprimento antes da aplicação da força; ΔL: alteração no comprimento
Por exemplo, quando uma haste de 1000 mm de comprimento é puxada para a esquerda e para a direita e passa a ter 1001 mm de comprimento, a quantidade de deformação é a seguinte:
1 mm/1000 mm ＝ 0,001ST ＝ 1000μST
5. Como é que as fissuras de tensão podem ser evitadas?
A fim de evitar fissuras por deformação, são tomadas contramedidas nos dois aspectos da conceção da placa e do controlo do processo. Em primeiro lugar, apresentaremos as contramedidas do ponto de vista do controlo do processo. A quantidade de deformação num processo é controlada através da medição da quantidade de deformação descrita acima. Em primeiro lugar, é definida uma quantidade de deformação padrão. A definição de um valor pequeno resulta num controlo rigoroso, ao passo que a definição de um valor demasiado grande pode resultar em fissuras de deformação. Os clientes que fabricam produtos que podem afetar a vida humana utilizam frequentemente 500 μST, e os clientes que fabricam produtos de consumo geral utilizam frequentemente 1000 μST como valor padrão.
Mesmo com o mesmo grau de deformação da placa, a tensão aplicada aos componentes difere em função do tipo de placa, da espessura da placa e de outros factores. Assim, a situação atual é tal que os clientes estabelecem normas com base na sua própria apreciação e experiência.
De seguida, é medida a quantidade de deformação em cada processo. A Murata resumiu os tipos de processos de trabalho em que as fissuras por deformação ocorrem com base em inquéritos de incidentes anteriores. Deve ser dada prioridade ao controlo destes processos.
A melhoria das instalações, a melhoria do trabalho e outras medidas corretivas são tomadas para suprimir a quantidade de deformação dos processos que excedem a norma estabelecida.
Em seguida, apresentaremos as principais medidas preventivas do ponto de vista da conceção.
1. Distância dos bordos da placa, dos orifícios dos parafusos e dos conectores
(Assegurar uma distância adequada, por exemplo, 10 mm ou mais).
2. Disposição
(Em geral, a disposição deve ser paralela às linhas de separação. As pastilhas não devem ser
As pastilhas não devem ser colocadas em locais onde as tensões se concentram facilmente, tais como os cantos das placas e as curvas das placas em forma de L).
em forma de L).
3. Seleção do tipo de linha de separação
(As fendas são melhores do que as perfurações).
4. Largura do terreno
(A dimensão C deve ser mais pequena do que a dimensão W (largura) da pastilha).
5. Conceção da disposição dos padrões
(O padrão da folha de cobre deve ser projetado de modo a que a placa de circuito impresso não
não se deforme durante a soldadura por refluxo).
6. Utilização de componentes que contenham resina no elétrodo externo
(Utilizar componentes que contenham resina no elétrodo externo em locais que se pensa estarem
que se pensa estarem sujeitos a grandes tensões).
A Murata tem participado e prestado aconselhamento na medição da tensão e no design de placas, tanto no Japão como em todo o mundo, e tem cultivado várias competências e conhecimentos sobre como resolver a fissuração por tensão.
No futuro, tencionamos continuar a fazer o nosso melhor para resolver os problemas dos clientes.
Então, qual foi a sua impressão depois de ler este artigo? Se houver alguém que:
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