【干货】SMT贴片电容短路失效分析解决方案

                                                                                                   


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1、背景CONTEXT某公司生产蓝牙耳机A、B两种样品上电容器存在短路失效问题，部份电容器出现绝缘电阻下降现象，要求分析原因。样品外观如下午图所示，图中箭头所指位置的电容器失效，且失效电容位置均处于PCBA板最边上。



3、失效观察
3D显微镜观察
对客户所送8pcs失效样品进行3D显微镜观察，结果如上图所示。样品表面均覆盖了“三防胶”。其中1#、7 #、8 #样品外观存在明显裂纹，3 #、5 #样品隐约可见裂纹，见图中箭头所示位置。
3D显微镜观察---焊接端表面形貌  

在样品上选取正常电容器，并与失效电容器樣品
3D显微镜观察---锡珠残留


发现3#、4#样品电容器附近存在较多锡珠及助焊剂残留，且4#样品残留较多。锡珠残留过多将会增加PCBA板短路风险。通过清洗去除4#样品表面的三防胶，去除锡珠及助焊剂。然后万用表测试电容阻值为16.20Ω，短路现象依然存在，故推断锡珠及助焊剂残留不是造成电容器短路的主要原因。
4、切片分析
4#样品切片分析



对外观无明显裂纹的4#样品切片观察，如上图所示。4#样品上部两端A和B区域有破裂现象，裂纹自电容器表层向内部延伸。其中B区域存在开裂严重，并有内电极开裂状况。推测电容B端可能存在碰撞情况。
8#样品切片分析

从图中可见，电容上部区域出现裂纹，内电极镍层出现短路烧熔现象。

5.SEM分析

4#样品切片+SEM分析




对4#样品进行切片+SEM观察，发现PCB一侧焊点IMC层生长过厚，平均厚度超过5 μm ，最厚有8.19 μm。通常焊点IMC厚度建议1~5 μm ，过厚的IMC会导致焊点强度降低。电容器一侧IMC层平均厚度1.6 μm，属于正常范围。PCB和电容同时焊接，接受同样的热量，但两侧焊点的IMC厚度存在明显差异，推测为电容器焊锡性能较差导致。焊点IMC过厚，说明焊接时热量过高。过高的热量会提升电容器热应力开裂的风险。

6.SEM+EDS
分析


4#样品PCB一侧焊点SEM+EDS分析




对PCB一侧焊点进行IMC结构分析： 1. 焊点富P层偏厚，并出现连续Ni-Sn-P层。 一般在焊接热量过多或者Ni层含P超标情况下，会出现连续Ni-Sn-P层，由于样品Ni层含P量属于正常范围，故推测回流焊温度偏高或者时间偏长； 2. 连续的Ni-Sn-P层会降低焊点强度，应调整工艺参数，避免产生。

7.结论

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