電子電路中的貼片電容,盡管看似簡潔明了,但在實際應用中,設計師、生產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用存在誤區,認為其是簡單的元件,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用中的一些問題和注意事項。
隨著技術的發展,現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,也可能導致裂紋的出現。在相同材質、容量和耐壓條件下,體積越小的電容,每層介質越薄,因此越容易斷裂。裂紋可能導致漏電和嚴重時的內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現,只有在客戶端才會顯現。因此,防止貼片電容產生裂紋具有重要意義。
當貼片電容受到溫度沖擊時,焊端容易產生裂紋。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熱速度較慢,導致不同部位溫差較大,產生應力不均。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的膨脹系數不同,產生應力,進而導致裂紋的產生。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,這種失效風險將大大增加。對于貼片電容,更應避免使用手工烙鐵焊接。
盡管現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,當進行PCB外發加工時,由于某些產品數量較少,貼片外協廠商可能不愿接受這類訂單,只能采用手工焊接;在進行樣品生產時,通常也需要采用手工焊接;在返工或補焊的特殊情況下,也必須進行手工焊接;在維修電容器時,同樣需要進行手工焊接。無法避免進行手工焊接貼片電容時,必須高度重視焊接工藝。
首先,要告知工藝和生產人員關于電容器熱失效問題,讓他們在思想上高度重視。其次,必須由經驗豐富的專門工人進行焊接。還需要嚴格要求焊接工藝,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)。
機械應力也容易導致貼片電容產生裂紋。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問題。因此,在進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系。在生產過程中,應盡量避免在可能引起較大形變的PCB區域放置電容。例如,PCB的定位鉚接、單板測試時的測試點機械接觸等都可能導致形變。此外,半成品的PCB板也不能直接堆疊。
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