電子電路中的貼片電容,盡管看似簡潔明了,但在實際應(yīng)用中,設(shè)計師、生產(chǎn)者和工藝專家對其理解依然存在不足。有些公司對貼片電容的應(yīng)用存在誤區(qū),認(rèn)為其是簡單的元件,因此對工藝要求不高。然而,事實上,貼片電容是一種脆弱的元件,使用時需要特別注意。本文將探討貼片電容在應(yīng)用中的一些問題和注意事項。
隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的貼片電容可以制造成多層甚至上千層,每層厚度僅為微米級別。因此,即使是微小的變形,也可能導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。在相同材質(zhì)、容量和耐壓條件下,體積越小的電容,每層介質(zhì)越薄,因此越容易斷裂。裂紋可能導(dǎo)致漏電和嚴(yán)重時的內(nèi)部層間短路等安全問題。此外,裂紋有時隱蔽,在出廠檢驗中可能難以發(fā)現(xiàn),只有在客戶端才會顯現(xiàn)。因此,防止貼片電容產(chǎn)生裂紋具有重要意義。
當(dāng)貼片電容受到溫度沖擊時,焊端容易產(chǎn)生裂紋。相對而言,小尺寸的電容比大尺寸的電容更能承受溫度沖擊,原因在于大尺寸電容的導(dǎo)熱速度較慢,導(dǎo)致不同部位溫差較大,產(chǎn)生應(yīng)力不均。這個道理就如同在倒開水時,較厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂。此外,在貼片電容焊接后的冷卻過程中,由于貼片電容和PCB的膨脹系數(shù)不同,產(chǎn)生應(yīng)力,進(jìn)而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。為避免這個問題,回流焊時需要使用良好的焊接溫度曲線。如不使用回流焊而采用波峰焊,這種失效風(fēng)險將大大增加。對于貼片電容,更應(yīng)避免使用手工烙鐵焊接。

盡管現(xiàn)實情況并非總是理想,但手工烙鐵焊接有時仍無法避免。例如,當(dāng)進(jìn)行PCB外發(fā)加工時,由于某些產(chǎn)品數(shù)量較少,貼片外協(xié)廠商可能不愿接受這類訂單,只能采用手工焊接;在進(jìn)行樣品生產(chǎn)時,通常也需要采用手工焊接;在返工或補(bǔ)焊的特殊情況下,也必須進(jìn)行手工焊接;在維修電容器時,同樣需要進(jìn)行手工焊接。無法避免進(jìn)行手工焊接貼片電容時,必須高度重視焊接工藝。
首先,要告知工藝和生產(chǎn)人員關(guān)于電容器熱失效問題,讓他們在思想上高度重視。其次,必須由經(jīng)驗豐富的專門工人進(jìn)行焊接。還需要嚴(yán)格要求焊接工藝,例如必須使用恒溫烙鐵,烙鐵溫度不得超過315°C(以防止生產(chǎn)工人過于急躁而提高焊接溫度),焊接時間不得超過3秒,選擇適合的焊接劑和錫膏,首先清潔焊盤,不得使貼片電容受到大的外力,注意焊接質(zhì)量等。最佳的手工焊接方法是先讓焊盤上錫,然后使用烙鐵使錫融化于焊盤上,此時再放置電容,整個過程中烙鐵只接觸焊盤而不接觸電容(可以靠近但不直接接觸),然后類似地進(jìn)行另一端的焊接(通過加熱焊盤上的鍍錫墊層而不是直接加熱電容)。
機(jī)械應(yīng)力也容易導(dǎo)致貼片電容產(chǎn)生裂紋。由于電容為長方形(與PCB平行),且焊端為短邊,因此較長邊在受力時容易出現(xiàn)問題。因此,在進(jìn)行排板時必須考慮受力方向,例如分板時的變形方向與電容方向之間的關(guān)系。在生產(chǎn)過程中,應(yīng)盡量避免在可能引起較大形變的PCB區(qū)域放置電容。例如,PCB的定位鉚接、單板測試時的測試點(diǎn)機(jī)械接觸等都可能導(dǎo)致形變。此外,半成品的PCB板也不能直接堆疊。
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