MLCC电容物理应力导致击穿问题案例..

1、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、现象2012年5月24日首次接板卡调试段通知，GPSG03HV1.0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-TV2.1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C2C39出现电火花，立即下电后发现电容已烧

2、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：G03HV1.0,G03H-TV1.0,G03HV2.0,G03H-TV2.0。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G03HV1.0首量后，各

3、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，以及工装方案的可靠性，是可以满足正常生产要求的。月份机型C27与C39不良数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%12月T月2月SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2

4、000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H(G600)V1.0SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H(G600)V1.0SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H(G600)V1.0SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H(G600)V1.0SG2000-G03H-T(G600)V1.0SG2000-G03H(G600)V1.0212118741154O.OOO%0.000%0.945%0.000%0.000%0.945%000086944249

5、16113333763040.000%0.000%0.000%0.000%0.164%0.300%1.330%5.592%0.000%0.000%0.116%2.270%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C2C39烧毁的可能性。5. 对经过12V测试的主板

6、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

7、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C2C39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。

8、2. G03H的PCB板两边是邮票口，目前使用斜口钳掰板。需要制作分板工装，使用分板机自动分板。r'oH-?.一常哲圈为聾接zit孔3. 在GPS/GSM/CDMA天线头处包上醋酸胶带或橡胶套，进行绝缘保护。4. 确保生产过程中的温升速度在合理范围内，避免快速的升温/降温对器件造成影响。附录G03H故障板烧电容C27及C39现象分析(新)针对SG2000-G03H(G600)V1.0故障板烧电容C27及C39现象初步分析：1.经询调试板状态上电过程烧毁C27(10450V1206)或C39(10450V1206)(多层、积层、叠层)片式陶瓷电容器，不存在上电时间长短或12VDC与48V

9、DC切换状态损坏特性。借用12块烧电容故障板及正常板2块做对比试验。用简易放大镜约30X从物理表面观察故障板（板号F51100026019Q25068086228229/230/129/130在C27、C39中间处都有裂痕（非烧黑处）,其中两块058/232烧的比较严重无法观察。图二C27电容红圈处断裂图三C39电容断裂处（红圈处），图四：C39边缘处烧焦（红圈处）。而正常F51020780/488两块板电容无裂痕。经查询对比两种传票号板电容物料有存在两种物料混用的情况,C2C39旧物料CM0150M073（拆下测量厚实测0.76）和新领物料CM0050M028（厚实测0.74）。2以上结论再

10、进一步从电路上做破坏性试验来验证是外力导致还是本身电路或器件引起的烧毁。电路试验测试：领新物料电容（料号CM0050M028）换上G03板上开关机供电冲击50次，在外电50V供电情况下电容并没有出现异常，实测电源经过前级后到C27和C39端电压就37.3V37.5V左右，不存在电流冲击损坏的情况。在后续观察跟踪中发现同块板烧掉一个电容时，而另一个电容外观完好用烙铁轻轻焊下就已经在端头断裂情况，连续几块板都是如此状况。附断裂电容图：图五（电容无烧毁痕迹金属电极与陶瓷介质剥）离图六图七并附上G01H电容烧毁现象引用参考：针对现场的测试工装、电源等进行了比测，未发现异常，对库里电容抽100个进行耐压

11、测试正常，但与现场FA技术人员等随机抽20多块板发现有三块板C44电容上有裂纹，各带走一块故障板，带回的故障板电容破裂情况见下图对破裂的电容进行上电耐压测试，12V起步/IV为单位步进上电，当电压到31V时，上电电容即冒火花烧毁！即，电容是为“过压”烧，但前因是电容因受机械应力导致参数下降（50V的耐压下降到31V）。后续隐患存在及个人建议：是不是有很多产品是在电容开裂的情况下出货，而这些产品大多数并不是工作在12VDC以上工作环境，表明上看起来工作是“很”正常。附上烧毁后电容图如下：3破坏测试：领PCB空板8拼1块焊上电容做掰板动作，也没有出现电容裂痕情况，由于今天产线没有排场SG2000-G03H（G600）生产，无法从制程上追溯故障产生原因。（在6月23号安排200套生产，各段除正常生产调试外，额外设置了针对C27/C39两端加强36VDC全检测试项目