大家好！今天的主題是電子設(shè)備中不可缺少的元器件 - 多層陶瓷電容器（以下簡(jiǎn)稱貼片）。這里主要介紹一下該貼片常常會(huì)出現(xiàn)的"扭曲裂紋"現(xiàn)象。

正確使用貼片的話完全不會(huì)產(chǎn)生裂紋（裂縫）。但是，由于這種貼片與碗和器皿一樣都是陶瓷燒制成的，如果施加過(guò)大的機(jī)械力，就會(huì)產(chǎn)生裂紋（裂縫）。

因此，這里我來(lái)為大家講述扭曲裂紋的產(chǎn)生原理以及防止扭曲裂紋產(chǎn)生的方法。

01什么是扭曲裂紋？

首先，我們來(lái)看一下圖1中扭曲裂紋的形態(tài)。扭曲裂紋是指因扭曲而產(chǎn)生的裂紋（裂縫）。扭曲裂紋從貼片外面看很難被發(fā)現(xiàn)。因此，我們把貼片如下圖一樣切開，來(lái)觀察截面的圖像。

從中，我們可以發(fā)現(xiàn)扭曲裂紋的特征是從外部電極的一端向?qū)蔷€方向產(chǎn)生了裂紋。

圖1：裂紋的代表性實(shí)例

02扭曲裂紋的產(chǎn)生原理

為什么會(huì)產(chǎn)生扭曲裂紋呢？這是由于貼片是焊接在電路板上的。對(duì)電路板施加過(guò)大的機(jī)械力、使得電路板彎曲或老化，從而產(chǎn)生了扭曲裂紋。

將電路板翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，就會(huì)看到下列情況。

如圖2所示，電路板上面被拉伸，下面被收縮。由于上面的拉伸，銅焊盤就會(huì)向左右移動(dòng)。

圖2 電路板變形及應(yīng)力圖

隨著焊盤的移動(dòng)，焊錫也會(huì)移動(dòng)或產(chǎn)生變形。焊錫變形后，貼片的外部電極就會(huì)移動(dòng)和變形，拉伸應(yīng)力就會(huì)集中在貼片的外部電極的一端。

當(dāng)該拉伸應(yīng)力大于貼片電介質(zhì)的強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。

圖3：扭曲裂紋產(chǎn)生的原理

03扭曲裂紋產(chǎn)生的影響扭曲裂紋從下面的外部電極的一端延伸到上面的外部電極的話，容量就會(huì)下降，使得電路呈現(xiàn)出開路狀態(tài)（開放）。因此，即使裂紋不是十分嚴(yán)重，如果到達(dá)貼片內(nèi)部電極，焊劑中的有機(jī)酸和濕氣會(huì)通過(guò)裂紋的縫隙侵入，導(dǎo)致絕緣電阻性能降低。另外，電壓負(fù)荷會(huì)變高，電流的流量過(guò)大時(shí)，最糟糕的情況會(huì)導(dǎo)致短路。

一旦出現(xiàn)了扭曲裂紋，是很難從外面將其去除的，因此為了防止裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)控制不要施加過(guò)大的機(jī)械力。

04什么是扭曲量？為了避免扭曲裂紋的產(chǎn)生，最好不要在生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)施加過(guò)大的機(jī)械力。那么有什么方法可以使得過(guò)度施加的機(jī)械力變得可視化？。其中一種有效的方法就是測(cè)量扭曲量。下面，先來(lái)介紹一下什么是扭曲量。

扭曲是指，在物體上施加負(fù)重時(shí)單位長(zhǎng)度的變化量。

此時(shí)的拉伸比率就是扭曲量。

ε＝ΔL/L ε：扭曲量；L：施加力之前的長(zhǎng)度；ΔL：變形長(zhǎng)度

例如，1000mm的棒經(jīng)過(guò)左右拉伸后，變成1001mm時(shí)，1mm/1000mm＝0.001ST＝1000μST。

05如何防止扭曲裂紋的產(chǎn)生？為防止扭曲裂紋的產(chǎn)生，我們需要從電路板設(shè)計(jì)和工序管理這兩方面采取對(duì)策。首先，介紹一下工序管理方面的對(duì)策。先測(cè)量一下之前介紹過(guò)的扭曲量，然后在工序中進(jìn)行扭曲量的管理。我們來(lái)設(shè)置一下標(biāo)準(zhǔn)扭曲量。如果設(shè)置值過(guò)小，則需要嚴(yán)格管理。如果設(shè)置值過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生扭曲裂紋。一般的設(shè)置值是：生產(chǎn)關(guān)乎生命安全產(chǎn)品的客戶多以500μST為標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)普通消費(fèi)產(chǎn)品的客戶多以1000μST為標(biāo)準(zhǔn)。即使是扭曲程度相同的電路板，元器件的應(yīng)力會(huì)因使用的電路板類型和厚度的不同而不同，因此，客戶應(yīng)該按照經(jīng)驗(yàn)判斷制定的標(biāo)準(zhǔn)。

下面測(cè)量各個(gè)工序中的扭曲量。本公司通過(guò)過(guò)去調(diào)查的項(xiàng)目，總結(jié)出了哪些作業(yè)工序會(huì)產(chǎn)生扭曲裂紋。最重要的是管理工序。

表1 安裝作業(yè)及扭曲裂紋產(chǎn)生的可能性

表1：安裝作業(yè)及扭曲裂紋產(chǎn)生的可能性

關(guān)于超過(guò)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的工序，可通過(guò)改良設(shè)備、改善作業(yè)等來(lái)控制扭曲量。

接下來(lái)，介紹一下設(shè)計(jì)方面的主要預(yù)防措施。

1.電路板端、螺絲孔、連接器的距離

（例如，設(shè)置10mm以上等等合理的距離。）

2.配置
（一般來(lái)講，分割線非常好設(shè)置成平行。像電路板角以及L字型的電路板中彎折的部分等等，容易集中應(yīng)力的地方非常好不要配置貼片。）

3.分割線的選擇
（設(shè)置成線比穿孔要好）

4.焊盤的寬度
（C的尺寸非常好小于貼片的W（寬度））

圖４ 焊盤尺寸

5.配置設(shè)計(jì)模式
（為防止印刷電路板因回流而變形，最好設(shè)計(jì)成銅箔模式）

6.采用樹脂外部電極產(chǎn)品
（考慮到扭曲較大的時(shí)候，可以采用樹脂外部電極產(chǎn)品。）以上等等。

長(zhǎng)期以來(lái)，我司一直致力于國(guó)內(nèi)外測(cè)量扭曲量以及電路板設(shè)計(jì)方面的服務(wù)，積累了許多解決扭曲裂紋相關(guān)的訣竅。

今后，我們將繼續(xù)致力于為客戶排除困擾。

讀完本文后，您是否有以下感想呢？
?仍然有疑問(wèn)。
?想更加具體地了解扭曲測(cè)量的相關(guān)問(wèn)題。
?想要具體地了解設(shè)計(jì)電路板時(shí)應(yīng)考慮的事項(xiàng)。