MLCC电容物理应力导致击穿问题案例.doc

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，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。 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。 信息收集、跟踪与分析 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。 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，以及工装方案的可靠性，是可以满足正常生产要求的。 月份 机型 投放量 各月份的失效率 10月 SG2000-G03H(G600) V1.0 0 50 0.000% 0.000% 11月 SG2000-G03H(G600) V1.0 1 1201 0.083% 0.030% SG2000-G03H-T(G600) V1.0 0 2121 0.000% 12月 SG2000-G03H-T(G600) V1.0 0 18 0.000% 0.000% 1月 SG2000-G03H-T(G600) V1.0 7 741 0.945% 0.945% 2月 SG2000-G03H(G600) V1.0 0 154 0.000% 0.000% SG2000-G03H-T(G600) V1.0 0 869 0.000% 3月 SG2000-G03H(G600) V1.0 0 4 0.000% 0.000% SG2000-G03H-T(G600) V1.0 0 44 0.000% 4月 SG2000-G03H(G600) V1.0 0 249 0.000% 0.116% SG2000-G03H-T(G600) V1.0 1 611 0.164% 5月 SG2000-G03H(G600) V1.0 1 333 0.300% 2.270% SG2000-G03H-T(G600) V1.0 5 376 1.330% SG2000-G03H(G600) V1.0 17 304 5.592% 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。 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。 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。 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。 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