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电容引脚断裂失效的机理和改进工艺的对决

在电子产品的环境应力筛选试验中,电容引脚断裂成为一项常见问题。这种断裂可能导致产品的失效和质量问题。本文将探讨电容引脚断裂的机理以及可行的解决方法,以提供对工程师和制造商在处理此问题时的指导。

环境应力筛选试验(ESS试验)是考核产品整机质量的常用手段。在ESS试验中,随机振动的应力旨在考核产品在结构、装配、应力等方面的缺陷。体积较大的电容,在焊接后,如果没有施加单独的处理措施,在振动试验时容易发生引脚断裂的问题。这个实验模拟的是运输振动、运行振动、冲击碰撞跌落的应力条件。


电容引脚断裂机理示意图

此现象的发生机理简单,解决方案也不复杂,常规经验是在电容的底部涂1圈硅橡胶GD414以粘接固定,但这种处理方式是不行的。
硅橡胶拉伸强度为4-5MPa,伸长率为100%-200%,分子间作用力弱,粘附性差,粘接强度低;用于粘接电容时,表面上看是固定住了,但实际上冲击应力较大的时候,硅橡胶的被拉伸程度较大,电容自身依然会受到较大的拉伸应力和剪切应力;所以,固定用的材料推荐首选E-4X环氧树脂胶,其拉伸强度大于83MPa, 伸长率小于9%,粘合性好,粘接强度高,收缩率低,尺寸稳定。从性能上能明显看出,E-4X环氧树脂胶才能起到真正的固定作用。
对涂胶工序也须进行细化,要求环氧胶固定电容高度达到电容本体的1/3,并在两肋形成山脊状支撑,使电容与E-4X胶成为一体,振动中不再颤振,引脚得到保护。
另外,除了涂胶固定,电路板装配生产的流程也会引出,先装配电容,再装配其它元件,这样,立式电容为最高点,周转或放置时,易受到磕碰或外力而造成歪斜;更改工序,先装配其它元件和粘接立柱再装配高电容,这样周转或放置时,比电容稍高的立柱受力就保护了电容。
改进工序前,先对电路板真空涂覆(在电容陶瓷面上形成约15μm厚的派埃林薄膜材料),再涂硅橡胶固定。改进后,先在电容上涂环氧胶,再在整个电路板真空涂覆,这样在电容和胶外表面一体形成派埃林薄膜。由于派埃林薄膜表面粗糙度小于陶瓷面,胶在派埃林薄膜表面的接触角大于陶瓷表面(接触角越小润湿效果越好),改进后固定效果更好。
对以上问题和解决方法做一个总结结论有三:

1、电容引脚断裂性质是疲劳断裂;

2、装配方式设计不合理,固定胶粘接强度不够和工艺不完善是导致引脚断裂的原因;

3、改用环氧树脂胶和调整生产流程从工程上解决此问题。


结语:电容引脚断裂问题是由装配方式设计不合理、固定胶粘接强度不足以及工艺不完善等原因导致的疲劳断裂现象。为了解决这个问题,改用环氧树脂胶和调整生产流程被提出作为解决方案。通过这些工程上的改进,我们可以有效地解决电容引脚断裂问题,提高产品的可靠性和质量。在未来的电子产品制造中,我们需要不断改善工艺和设计,以应对不断变化的挑战。

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