MLCC란 무엇이며 MLCC 균열 문제를 해결하는 방법

MLCC란 무엇이며 MLCC 균열 문제를 해결하는 방법

커패시터는 기본적으로 전기를 저장할 수 있는 용기입니다. 커패시터의 기본 원리는 서로 접촉하지 않는 두 개의 병렬 전도성 금속을 사용하고 공기 또는 기타 재료로 절연체로 채우는 것입니다. 두 금속 중 하나를 배터리의 양극 단자에 연결하고 다른 하나는 음극 단자에 연결합니다. 전하를 저장하는 장치를 커패시터라고 합니다.

커패시터는 주로 전해 커패시터, 탄탈 전해 커패시터, 다층 세라믹 커패시터로 나뉩니다(MLCC).

목차
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    MLCC의 원리

    커패시터의 용량은 금속판 전극의 면적에 정비례하므로, 최소 부피로 전하 저장의 최대 금속 면적을 만드는 방법은 최소 부피로 커패시터의 최대 정전 용량 값을 만들 수 있습니다. 

    MLCC는 빗 시트를 형성할 수 있기 때문에 기존 전해 커패시터와 동일한 부피에서 작동합니다. MLCC는 빗 시트 구조를 통해 커패시터의 용량을 크게 늘릴 수 있으므로 전자 제품을 더 얇고 작게 만들 수 있습니다.

    MLCC 공식식: C=εK(A/D)n

    C: 커패시턴스, F(패럿) 단위, MLCC의 커패시턴스는 주로 PF, nF 및 µF입니다.
    ε: 전극 간 절연의 유전 상수, 파라드/미터 단위로 표시.
    K: 유전 상수(세라믹 유형에 따라 다름)
    A: 전도성 영역(제품 크기 및 인쇄 영역과 다름)
    D: 유전체 층의 두께
    n: 레이어 수

    다양한 유형의 MLCC

    다양한 유형의 MLCC 제품

    온도 특성에 따라 분류되는 MLCC : 커패시턴스 값은 온도에 따라 다르며 C0G (NP0), X7R, Z5U, Y5V 등으로 나눌 수 있습니다.

      MLCC 제품의 크기에 따라 분류합니다: 0402 ; 0603 ; 0805 ; 1206 등.

      커패시턴스에 따라 분류된 MLCC: 10 PF, 100P, 1nF, 1µF, 10µF.

      작동 전압에 따라 분류되는 MLCC : 10V, 16V, 25V, 50V, 100V, 200V, 500V, 1KV, 2KV, 3KV。동일 계열 제품의 경우 작동 전압이 높을수록 유전체 층 두께가 두꺼워지고 상대 정전 용량 값은 낮아집니다.

      허용 오차로 분류된 MLCC: ±0.1pF(B), ±0.25pF(C), ±0.5pF(D), ±1%(F), ±2%(G), ±5%(J), ±10%(K), ±20%(M)-20%~+80%(Z)

    따라서 전체 MLCC 제품 사양에는 최소한 위의 모든 기능이 포함되어야 합니다.

    MLCC의 제조 공정

    MLCC의 유전체 재료에는 티탄산바륨, 산화티타늄, 티탄산마그네슘, 티탄산스트론튬 등이 있으며, 제품 유형(NP0, X7R, Y5V)에 따라 소결 온도와 소결 분위기가 달라집니다.

    후막 증착 기술

     원시 배아 모양 : 스트립 배아, 두께 : 5 (m 포함 - 25m 포함.
     전극 인쇄: 전도성 전극 인쇄, 크기에 따라 다릅니다.
     라미네이트 기술: 4, 250.
     절단 기술: 칼 절단 및 레이저 절단, 톱질.

    세라믹 공소성 기술

    세라믹 공소성 기술

     

     세라믹 및 금속 전극 재료: 일치하는 재료를 사용합니다.
     온톨로지의 소결 기술: 온도(950~1300°C) 및 대기 제어(공기, 질소/수소 혼합물).
     측면 전극 기술: 고온 연소(750~900°C) 및 대기 제어(구리 전극).
     전기 도금 기술(니켈 도금, 주석/납), 순수 주석 도금.

    재료 특성에 따라 MLCC는 생성 및 응용 특성이 약간 다른 NME (귀금속 전극)와 BME (기본 금속 전극)를 포함한 두 가지 공정 기술로 나뉩니다. NME는 비교적 안정적이고 고압 내성 제품으로 자주 사용되며 가격이 상대적으로 비싸고 BME는 상대적으로 마진이 큰 저비용 제품으로 일반적으로 요구 사항이 높지 않은 제품에 사용됩니다.

    MLCC의 단점

    MLCC의 가장 큰 품질 문제는 너무 깨지기 쉽다는 것입니다. 조심스럽게 사용하거나 취급하지 않으면 금이 가기 쉽습니다. 따라서 일반적으로 MLCC를 납품할 때 취급 방법이 명시되어 있습니다. 용접하거나 용접을 풀 때 본체에 스트레스를주지 않도록주의하지 않으면 금이 갈 수 있습니다。

    MLCC의 균열을 일으키는 이유

    미세 균열이 발생하는 경우 PCB 납땜 공정커패시터가 개방 회로가 되고 절연 저항이 증가합니다. 그러나 MLCC에 미세 균열이 발생하면 MLCC의 절연 임피던스가 감소하고 파손 시 레이어 간 전류 누설이 발생합니다.

    대략적으로 MLCC 파열의 원인은 다음 세 가지로 나눌 수 있습니다:

    열 충격으로 인한 MLCC 파열
    외적 결함 및 과응력 고장으로 인한 MLCC 파열
    본질적 결함으로 인한 MLCC 파열

    열 충격

    열충격은 부품 주변의 온도가 너무 급격히 상승하거나 하강할 때 발생합니다.

    열충격은 부품 주변의 온도가 너무 급격하게 상승하거나 하강할 때 발생합니다. 예를 들어 웨이브 납땜리플로우, 터치업 또는 수리 시 재료에 고온이 빠르게 가해집니다. MLCC를 제조할 때는 다양한 호환 가능한 재료가 사용됩니다.

    이러한 재료는 서로 다른 재료 특성으로 인해 열팽창 계수(CTE)와 열전도율이 다릅니다. 이렇게 서로 다른 물질이 커패시터 내부에 동시에 존재하고 온도가 급격하게 변화하면 서로 다른 비율의 부피 변화가 형성되어 서로 밀고 당기게 되고 결국 균열 현상이 발생합니다.

    이러한 종류의 파열은 가장 취약한 부위에서 시작되는 경향이 있습니다. 구조의 일부 또는 구조적 응력이 가장 집중되는 곳입니다. 일반적으로 노출된 끝이 결합되는 중앙 세라믹 인터페이스 근처 또는 가장 큰 기계적 장력이 발생할 수 있는 곳(일반적으로 크리스탈의 가장 단단한 네 모서리)에서 발생합니다.

    과도한 스트레스

    왜곡 및 파손은 일반적으로 SMT 또는 전체 기계 제품의 조립 과정에서 발생하는 외적 요인으로 인해 발생합니다. 가능한 이유는 다음과 같습니다:
    1. 기계 양식 선택 및 배치 PCB 조립 공장 부품을 부적절하게 잡아 파손을 유발합니다.

    2.커패시터 설치시 부품을 취하거나 부품을 넣을 때 노즐의 노즐에 너무 많은 압력이 가해지거나 노즐의 스프링이 끊어져 버퍼가 고장 나거나 노즐의 오차가 발생하면 부품이 구부러져 변형되면 균열이 발생할 수 있습니다.

    3. 해당 랜드 패턴 레이아웃의 크기가 균일하지 않거나(넓은 면적의 동박과 연결된 용접 패드 포함, 다른 패드는 그렇지 않음), 3. 솔더 페이스트의 양 인쇄 시 대칭이 되지 않습니다. 또한 리플로우 오븐을 통과할 때 다른 열팽창력을 받기 쉽습니다. 따라서 한쪽이 더 큰 장력이나 추력에 의해 들어 올려져 균열이 발생합니다.

    4. 용접 공정의 열 충격과 용접된 기판의 굽힘 변형으로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다.

    MLCC 소재의 본질적 결함

    이러한 종류의 고장은 일반적으로 커패시터의 고장으로 인해 발생하며 제품 신뢰성을 손상시키기에 충분하며 이러한 종류의 문제는 일반적으로 MLCC 공정 또는 부적절한 재료 선택으로 인해 발생합니다.

    1. 박리
    2. 무효화
    3. 발사 균열

    결론

    열 충격으로 인한 MLCC 균열은 표면에서 어셈블리 내부로 확산됩니다. 과도한 기계적 장력으로 인한 MLCC 균열은 부품의 표면 또는 내부에 형성될 수 있으며, 이러한 MLCC 균열은 거의 45도 각도로 퍼집니다. 원료의 고장은 내부 전극에 수직 또는 평행 한 방향으로 파열로 이어질 것입니다.

    또한 열 충격 파열은 일반적으로 한쪽 끝에서 0과 한쪽 끝으로 퍼집니다. 테이크 앤 플레이스 기계로 인한 파열에서는 끝 연결 아래에 여러 파열 지점이 있습니다. 꼬인 회로 기판으로 인한 손상은 일반적으로 파열 지점이 하나뿐입니다.

    자주 묻는 질문

    커패시터는 크게 전해 커패시터, 탄탈 전해 커패시터, 다층 세라믹 커패시터(MLCC)로 나뉩니다.
    MLCC 공식식: C=εK(A/D)n C: 커패시턴스, F(패럿) 단위, MLCC의 커패시턴스는 주로 PF, nF 및 µF입니다. ε: 전극 간 절연의 유전 상수, 패럿/미터 단위로 표시. K: 유전 상수(세라믹 유형에 따라 다름) A: 전도성 면적(제품 크기 및 인쇄 면적과 다름) D: 유전체 층의 두께 n: 레이어 수
    열 충격으로 인한 MLCC 파열 외적 결함 및 과응력 고장으로 인한 MLCC 파열 본질적 결함으로 인한 MLCC 파열

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