MLCC電容物理應(yīng)力導(dǎo)致?lián)舸﹩栴}案例

1、MLCC電容應(yīng)力失效跟蹤報(bào)告一、現(xiàn)象1二、問題定義1三、信息收集、跟蹤與分析1四、結(jié)論2五、改善建議2一、 現(xiàn)象2012年5月24日首次接板卡調(diào)試段通知，GPS G03H V1.0主板在進(jìn)行48V高壓測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)批量C27/C39電容燒毀的現(xiàn)象。進(jìn)一步跟蹤發(fā)現(xiàn)，后續(xù)G03H系列產(chǎn)品各批次都存在這個(gè)問題，失效率時(shí)高時(shí)低，在2%5%左右浮動(dòng)。最后一次生產(chǎn)1000臺(tái)G03H-T V2.1主板，出現(xiàn)16塊C27燒，不良率1.60%；13塊C39燒，不良率1.30%。根據(jù)操作員提供的現(xiàn)場(chǎng)描述，主板經(jīng)過12V上電，工作正常，各測(cè)試點(diǎn)電壓正常。然后切換到48V供電，在上電時(shí)C27/C39出現(xiàn)電火花，立即下電

2、后發(fā)現(xiàn)電容已燒毀。48V上電時(shí)間一般在1秒左右。二、 問題定義涉及該問題的主板包括：G03H V1.0，G03H-T V1.0，G03H V2.0，G03H-T V2.0。出現(xiàn)該問題的環(huán)境：板卡調(diào)試段，48V高壓測(cè)試，在主板電源輸入端提供48V電壓。出現(xiàn)失效的器件：電容C27與C39。三、 信息收集、跟蹤與分析1. 問題共性：G03H各系列主板差異很小，燒毀電容所屬的電路環(huán)境完全相同。同時(shí)，C27與C39使用同一種物料，并聯(lián)在同一級(jí)電路上，在PCB板上也是并列排放；同一批次中，同時(shí)存在C27燒和C39燒的問題。根據(jù)以上信息，基本可以認(rèn)定屬于同一種問題。2. 根據(jù)生產(chǎn)記錄顯示，自2011年10月

3、G03H V1.0首量后，各月均有數(shù)百至數(shù)千的產(chǎn)量， C27與C37不良率之和一直保持較低水平，多個(gè)月份失效率為0%。在2012年5月底之后，該問題的失效率突然提高至2%以上。查看5月收到的設(shè)計(jì)變更通知中，沒有G03H相關(guān)的項(xiàng)目。從數(shù)據(jù)上看，經(jīng)過了數(shù)個(gè)月的生產(chǎn)與測(cè)試檢驗(yàn)，C27、C39的可靠性，以及工裝方案的可靠性，是可以滿足正常生產(chǎn)要求的。月份機(jī)型C27與C39不良數(shù)投放量各批次失效率各月份的失效率10月SG2000-G03H(G600) V1.00500.000%0.000%11月SG2000-G03H(G600) V1.0112010.083%0.030%SG2000-G03H-T(G6

4、00) V1.0021210.000%12月SG2000-G03H-T(G600) V1.00180.000%0.000%1月SG2000-G03H-T(G600) V1.077410.945%0.945%2月SG2000-G03H(G600) V1.001540.000%0.000%SG2000-G03H-T(G600) V1.008690.000%3月SG2000-G03H(G600) V1.0040.000%0.000%SG2000-G03H-T(G600) V1.00440.000%4月SG2000-G03H(G600) V1.002490.000%0.116%SG2000-G03H-

5、T(G600) V1.016110.164%5月SG2000-G03H(G600) V1.013330.300%2.270%SG2000-G03H-T(G600) V1.053761.330%SG2000-G03H(G600) V1.0173045.592%3. C27與C39是104貼片陶瓷電容，耐壓為50V，作為濾波電容使用。48V上電時(shí)，實(shí)測(cè)電容兩端波峰最高不超過46V，穩(wěn)定在36V，下電時(shí)不會(huì)造成更高的電壓沖擊。因此電壓設(shè)計(jì)是符合要求的。4. 將壞板上的C27、C39電容取下，手工焊上新領(lǐng)的同種物料，進(jìn)行48V開關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)50次，問題不復(fù)現(xiàn)。繼續(xù)持續(xù)48V供電半小時(shí)，問題不復(fù)現(xiàn)?；?/p>

6、本可以排除由于主板上其他器件不良導(dǎo)致C27/C39燒毀的可能性。5. 對(duì)經(jīng)過12V測(cè)試的主板進(jìn)行篩選，篩選后的主板再進(jìn)行48V測(cè)試。篩選的方案是使用小型顯微鏡觀察電容上表面。篩選后未發(fā)現(xiàn)異常，但隨后的高壓測(cè)試中仍有燒毀的情況。具體分析參見本文結(jié)尾附錄。6. 對(duì)出現(xiàn)問題的主板，拆下燒毀電容（c29或c37）之外的另一個(gè)電容，絕大多數(shù)都出現(xiàn)外部金屬電極與陶瓷介質(zhì)剝離的現(xiàn)象，但是在拆下之前外觀無異常。和維修確認(rèn)，該現(xiàn)象從5月底開始一直存在。當(dāng)一個(gè)電容燒毀時(shí)，導(dǎo)致或者是同時(shí)出現(xiàn)另一個(gè)電容裂開的可能性很低。因此應(yīng)該是在燒毀之前電容就已經(jīng)開裂。較為合理的解釋是，兩個(gè)電容事先出現(xiàn)開裂，導(dǎo)致耐壓系數(shù)降低，在1

7、2V時(shí)可以工作，但是高壓測(cè)試時(shí)一個(gè)電容先被擊穿。7. 為了確認(rèn)在哪一道工序出現(xiàn)異常，申請(qǐng)安排了200臺(tái)的任務(wù)，在生產(chǎn)的各段設(shè)置了全檢測(cè)試項(xiàng)目，進(jìn)行線上全程跟蹤把關(guān)。在跟蹤檢測(cè)時(shí)未發(fā)現(xiàn)任何電容異常。目前這200臺(tái)主板已經(jīng)全部通過高壓測(cè)試，沒有出現(xiàn)一例C27/C39燒的情況。這批任務(wù)與最后的1000臺(tái)的物料清單一致。四、 結(jié)論從線上跟蹤的結(jié)果來看，200臺(tái)主板中沒有一例電容燒毀，說明該問題不是由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)或是工裝方案導(dǎo)致，暫時(shí)無法確認(rèn)電容異常是從哪一道工序開始出現(xiàn)。五、 改善建議為了避免在后續(xù)生產(chǎn)中再次出現(xiàn)C27、C39電容燒毀問題，整理了一些建議，請(qǐng)各部門評(píng)估可行性。1. 已經(jīng)決定后續(xù)采用更高耐

8、壓值的電容。請(qǐng)考慮更改PCB布局，盡量減少板邊的陶瓷電容。如果無法移開，應(yīng)將電容的方向與板邊保持平行。2. G03H的PCB板兩邊是郵票口，目前使用斜口鉗掰板。需要制作分板工裝，使用分板機(jī)自動(dòng)分板。3. 在GPS/GSM/CDMA天線頭處包上醋酸膠帶或橡膠套，進(jìn)行絕緣保護(hù)。4. 確保生產(chǎn)過程中的溫升速度在合理范圍內(nèi)，避免快速的升溫/降溫對(duì)器件造成影響。附錄G03H故障板燒電容C27及C39現(xiàn)象分析（新）針對(duì)SG2000-G03H(G600)V1.0故障板燒電容C27及C39現(xiàn)象初步分析：1經(jīng)詢調(diào)試板狀態(tài)上電過程燒毀C27（104/50V 1206）或C39（104/50V 1206）（多層、積

9、層、疊層）片式陶瓷電容器，不存在上電時(shí)間長(zhǎng)短或12VDC與48VDC切換狀態(tài)損壞特性。 圖一：故障點(diǎn)局部電路借用12塊燒電容故障板及正常板2塊做對(duì)比試驗(yàn)。用簡(jiǎn)易放大鏡約30X從物理表面觀察故障板(板號(hào)F51100026/019/025/068/086/228/229/230/129/130在C27、C39中間處都有裂痕(非燒黑處),其中兩塊058/232燒的比較嚴(yán)重?zé)o法觀察。 圖二 C27電容紅圈處斷裂圖三 C39電容斷裂處（紅圈處），圖四：C39邊緣處燒焦（紅圈處）。而正常F51020780/488兩塊板電容無裂痕。經(jīng)查詢對(duì)比兩種傳票號(hào)板電容物料有存在兩種物料混用的情況,C27/C39舊物料

10、CM0150M073(拆下測(cè)量厚實(shí)測(cè)0.76)和新領(lǐng)物料CM0050M028（厚實(shí)測(cè)0.74）。2以上結(jié)論再進(jìn)一步從電路上做破壞性試驗(yàn)來驗(yàn)證是外力導(dǎo)致還是本身電路或器件引起的燒毀。電路試驗(yàn)測(cè)試：領(lǐng)新物料電容（料號(hào)CM0050M028）換上G03板上開關(guān)機(jī)供電沖擊50次，在外電50V供電情況下電容并沒有出現(xiàn)異常，實(shí)測(cè)電源經(jīng)過前級(jí)后到C27和C39端電壓就37.3V37.5V左右，不存在電流沖擊損壞的情況。在后續(xù)觀察跟蹤中發(fā)現(xiàn)同塊板燒掉一個(gè)電容時(shí)，而另一個(gè)電容外觀完好用烙鐵輕輕焊下就已經(jīng)在端頭斷裂情況，連續(xù)幾塊板都是如此狀況。附斷裂電容圖： 圖五（電容無燒毀痕跡金屬電極與陶瓷介質(zhì)剝離） 圖六圖七并

11、附上G01H電容燒毀現(xiàn)象引用參考：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試工裝、電源等進(jìn)行了比測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)庫里電容抽100個(gè)進(jìn)行耐壓測(cè)試正常，但與現(xiàn)場(chǎng)FA技術(shù)人員等隨機(jī)抽20多塊板發(fā)現(xiàn)有三塊板C44電容上有裂紋，各帶走一塊故障板，帶回的故障板電容破裂情況見下圖  對(duì)破裂的電容進(jìn)行上電耐壓測(cè)試，12V起步/1V為單位步進(jìn)上電，當(dāng)電壓到31V時(shí)，上電電容即冒火花燒毀！即，電容是為“過壓”燒，但前因是電容因受機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致參數(shù)下降（50V的耐壓下降到31V）。后續(xù)隱患存在及個(gè)人建議：是不是有很多產(chǎn)品是在電容開裂的情況下出貨，而這些產(chǎn)品大多數(shù)并不是工作在12VDC以上工作環(huán)境，表明上看起來工作是“很”正常。附上燒毀后電容圖如下：3破壞測(cè)試：領(lǐng)PCB空板8拼1塊焊上電容做掰板動(dòng)作，也沒有出現(xiàn)電容裂痕情況，由于今天產(chǎn)線沒有排場(chǎng)SG2000-G03H(G600)生產(chǎn)，無法從制程上追溯故障產(chǎn)生原因。（在6月23號(hào)安排200套生產(chǎn)，各段除正常生產(chǎn)調(diào)試外，額外設(shè)置了針對(duì)C27/C39兩端加強(qiáng)36VDC全檢測(cè)試項(xiàng)目，