MLCC电容物理应力导致击穿问题案例

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

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。

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。

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（104/50V 1206）或C39（104/50V 1206）（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48VDC切换状态损坏特性。

图一：故障点局部电路

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F51100026/019/025/068/086/228/229/230/129/130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,C27/C39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

37.3V－37.5V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：