MLCC电容物理应力导致击穿问题案例

典型的MLCC电容外应力导致失效的诱因.

MLCC电容应力失效跟踪报告

一、 现象 ......................................................................................................................................... 1 二、 问题定义 ................................................................................................................................. 1 三、 信息收集、跟踪与分析 ......................................................................................................... 1 四、 结论 ......................................................................................................................................... 2 五、 改善建议 ................................................................................................................................. 2

一、 现象

2012年5月24日首次接板卡调试段通知，GPS G03H V1.0主板在进行48V高压测试时，出现批量C27/C39电容烧毁的现象。进一步跟踪发现，后续G03H系列产品各批次都存在这个问题，失效率时高时低，在2%～5%左右浮动。最后一次生产1000台G03H-T V2.1主板，出现16块C27烧，不良率1.60%；13块C39烧，不良率1.30%。

根据操作员提供的现场描述，主板经过12V上电，工作正常，各测试点电压正常。然后切换到48V供电，在上电时C27/C39出现电火花，立即下电后发现电容已烧毁。48V上电时间一般在1秒左右。

二、 问题定义

涉及该问题的主板包括：G03H V1.0，G03H-T V1.0，G03H V2.0，G03H-T V2.0。

出现该问题的环境：板卡调试段，48V高压测试，在主板电源输入端提供48V电压。 出现失效的器件：电容C27与C39。

三、 信息收集、跟踪与分析

1. 问题共性：G03H各系列主板差异很小，烧毁电容所属的电路环境完全相同。同时，C27

与C39使用同一种物料，并联在同一级电路上，在PCB板上也是并列排放；同一批次中，同时存在C27烧和C39烧的问题。根据以上信息，基本可以认定属于同一种问题。 2. 根据生产记录显示，自2011年10月G03H V1.0首量后，各月均有数百至数千的产量， C27

与C37不良率之和一直保持较低水平，多个月份失效率为0%。在2012年5月底之后，该问题的失效率突然提高至2%以上。查看5月收到的设计变更通知中，没有G03H相关的项目。从数据上看，经过了数个月的生产与测试检验，C27、C39的可靠性，以及工装

典型的MLCC电容外应力导致失效的诱因.

3. C27与C39是104贴片陶瓷电容，耐压为50V，作为滤波电容使用。48V上电时，实测电

容两端波峰最高不超过46V，稳定在36V，下电时不会造成更高的电压冲击。因此电压设计是符合要求的。

4. 将坏板上的C27、C39电容取下，手工焊上新领的同种物料，进行48V开关机实验，重复

50次，问题不复现。继续持续48V供电半小时，问题不复现。基本可以排除由于主板上其他器件不良导致C27/C39烧毁的可能性。

5. 对经过12V测试的主板进行筛选，筛选后的主板再进行48V测试。筛选的方案是使用小

型显微镜观察电容上表面。筛选后未发现异常，但随后的高压测试中仍有烧毁的情况。具体分析参见本文结尾附录。

6. 对出现问题的主板，拆下烧毁电容（c29或c37）之外的另一个电容，绝大多数都出现外

部金属电极与陶瓷介质剥离的现象，但是在拆下之前外观无异常。和维修确认，该现象从5月底开始一直存在。当一个电容烧毁时，导致或者是同时出现另一个电容裂开的可能性很低。因此应该是在烧毁之前电容就已经开裂。较为合理的解释是，两个电容事先出现开裂，导致耐压系数降低，在12V时可以工作，但是高压测试时一个电容先被击穿。 7. 为了确认在哪一道工序出现异常，申请安排了200台的任务，在生产的各段设置了全检

测试项目，进行线上全程跟踪把关。在跟踪检测时未发现任何电容异常。目前这200台主板已经全部通过高压测试，没有出现一例C27/C39烧的情况。这批任务与最后的1000台的物料清单一致。

四、 结论

从线上跟踪的结果来看，200台主板中没有一例电容烧毁，说明该问题不是由于产品设计或是工装方案导致，暂时无法确认电容异常是从哪一道工序开始出现。

五、 改善建议

为了避免在后续生产中再次出现C27、C39电容烧毁问题，整理了一些建议，请各部门评估可行性。

1. 已经决定后续采用更高耐压值的电容。请考虑更改PCB布局，尽量减少板边的陶瓷

电容。如果无法移开，应将电容的方向与板边保持平行。