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本文介绍MLCC（Multilayer Ceramic Chip Capacitor，焊锡裂纹的主要原因及对策。

焊锡裂纹的主要原因

MLCC焊锡裂纹不仅会在焊锡工艺等制造工艺中产生，还会在推出市场后的恶劣使用条件下产生。主要原因如下。

(1)热冲击和温度循环导致热疲劳

由于高温/低温的反复温度变化，MLCC与PCB热膨胀系数的差异导致焊锡接头施加热应力。此外，在焊接过程中，温度管理不完善也会导致这种情况。

(2)无铅焊锡

考虑到环保目的，使用的无铅焊锡质地坚硬易碎。与以往的共晶焊锡相比，焊锡更容易开裂，需要特别注意。

图1:焊锡裂纹情况(截面)

焊锡裂纹的主要原因

MLCC焊锡裂纹不仅会在焊锡工艺等制造工艺中产生，还会在推出市场后的恶劣使用条件下产生。主要原因如下。

(1)热冲击和温度循环导致热疲劳

由于高温/低温的反复温度变化，MLCC与PCB热膨胀系数的差异导致焊锡接头施加热应力。此外，在焊接过程中，温度管理不完善也会导致这种情况。

(2)无铅焊锡

考虑到环保目的，使用的无铅焊锡质地坚硬易碎。与以往的共晶焊锡相比，焊锡更容易开裂，需要特别注意。

图2：焊锡裂纹的主要原因及其影响

应特别注意焊锡裂纹对策和基板的应用

焊锡裂纹的主要原因是热冲击、温度循环和使用脆性无铅焊锡引起的热疲劳。

因此，应特别注意汽车发动机舱等高温发热部位周围的包装，在会产生急剧加热（急剧）或急剧冷却（急剧冷却）等周围温度急剧变化（热冲击）的环境中。

此外，由于太阳能发电、风力发电、基地局等基础设施维护周期长，需要注意焊锡裂纹对策。

图3:应用焊锡裂纹对策

1.金属端子"分散"金属支架电容器的热冲击

金属支架电容器是在端子电极上安装金属端子的一种MLCC，分为单体型(单层)和双层(双层:双重)两类。(图4)

图4：金属支架电容器的结构

耐热冲击的接合强度

TDK金属支架电容器对焊锡裂纹有很高的抑制作用。图5是循环热冲击3000次的截面比较图。从图中可以看出，与金属支架电容器相比，一般终端产品的焊锡更容易劣化。特别是在2000多个循环中，差异更加明显。

图5:热冲击试验结果(一般产品与金属支架电容器的比较)

比较基板弯曲模拟

一般产品与金属支架电容器的基板弯曲模拟通过焊锡连接到基板上。热冲击和基板弯曲产生的应力集中在焊接接头上。此时，一般产品容易产生焊接裂纹，金属支架电容器的金属端子会吸收应力，从而减少焊接裂纹的产生。

图6:基板弯曲模拟(一般产品与金属支架电容器的比较)

金属支架电容器的特点

通过外端TXC代理金属端子用于吸收热冲击和基板弯曲引起的应力。同时，提高耐振动性。两个相同容量电容器的电路可以平行使用，以减少包装面积。与铝电解电容器相比，ESR、ESL更低。

主要用途

车载应用（EPS、ABS、EV、HEV、LED灯等）

平滑电路、DC-DC转换器、LED、HID

温度变化急剧的使用环境和压电效应对策

2.树脂电极层具有优异的耐热冲击性和较强的的树脂电极

一般MLCC端子电极的Cu底层均镀了Ni及镀Sn。树脂电极是一种镀Cu及镀Ni导电性树脂层加入导电性树脂层MLCC（图7）。

图7:一般端子产品与树脂电极端子的区别

树脂层吸收热冲击引起的接接头膨胀收缩和基板弯曲应力，抑制焊接裂纹的产生。

粘结强度的下降率约为以往产品的一半

TDK的树脂电极MLCC其特点是具有极好的耐热冲击性。图8显示了热冲击后一般端子产品与树脂电极粘结强度试验的接合强度比较图。热冲击3000次(-55 to 125℃/3000cyc.)数据。一般产品粘结强度下降90%左右，导电性树脂端子型下降50%左右。

图8:粘结强度下降率(一般端子产品与树脂电极品的比较)

【树脂电极品的特点】

提高基板对弯曲、坠落冲击、热冲击(热周期)的抵抗力。

焊料的接头和原件由导电树脂吸收。

主要用途

用于基板模块，需要焊接积层贴片陶瓷片式电容器"弯曲裂纹"对策或预防

用于安装在铝基板上的电气电路对弯曲有很强的耐久性和焊接接头的问题SMT

PC、智能钥匙、汽车多媒体、开关电源、基地局、车载应用（ECU、ABS、xEV等）

MLCC总结焊锡裂纹对策

电容器与基板之间的部分施加应力后会产生"焊锡裂纹"，可能导致元件脱落、开路故障等。

暴露在热冲击和温度循环中的设备，如汽车发动机舱或其他热源设备；实现无维护基础设施；应特别注意硬脆无铅焊锡的连接。

表9总结了各种产品的特点。

客户可根据用途选择产品，提高产品可靠性。

表9：MLCC对焊锡裂纹对策的比较