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閱讀：11發(fā)布時(shí)間：2026-5-13
圖1：元器件裂紋 (截面圖)
發(fā)生彎曲裂紋的原因在于基板彎板應(yīng)力，產(chǎn)生彎板應(yīng)力的原因有多種情況。
?制造過程中：吸嘴應(yīng)力、不合理焊錫量導(dǎo)致的應(yīng)力、基板的熱膨脹系數(shù)與MLCC的熱膨脹系數(shù)相差較大致的應(yīng)力、PCB分割時(shí)的應(yīng)力、螺絲固定導(dǎo)致的應(yīng)力、過剩基板彎曲導(dǎo)致應(yīng)力等
?使用過程中：掉落沖擊導(dǎo)致的應(yīng)力、振動(dòng)導(dǎo)致的應(yīng)力等
圖2：對(duì)MLCC造成較大應(yīng)力的事例
螺絲附近、PCB邊緣附件的MLCC
熱膨脹系數(shù)較大的基板
基板制造及組裝時(shí)過度的基板彎曲
從陶瓷元件體的性質(zhì)來看，其抗壓縮應(yīng)力較強(qiáng)，但抗拉伸應(yīng)力較弱，因而在焊錫貼裝時(shí)若從基板方向?qū)LCC施加過剩的應(yīng)力，則很可能會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)生裂紋。此時(shí)，若相對(duì)的內(nèi)部電極導(dǎo)通，則會(huì)發(fā)生短路模式故障。
此外，即使最初發(fā)生裂紋時(shí)為開路模式，在市場(chǎng)端的使用過程中也有可能演變?yōu)槎搪纺Ｊ?。短路模式可能引起異常發(fā)熱、起火等情況，因此對(duì)策。
圖3：彎曲裂紋的主要原因與對(duì)可靠性的影響
從元件貼裝到整機(jī)組裝工序中導(dǎo)致的細(xì)微裂紋很可能在市場(chǎng)使用過程中擴(kuò)大為器件本體的裂紋。以下的應(yīng)用中需要尤為注意。
?經(jīng)常會(huì)受到振動(dòng)及沖擊的設(shè)備：車載電子設(shè)備、鐵路車輛用設(shè)備及產(chǎn)業(yè)設(shè)備等
?可能頻繁發(fā)生掉落沖擊的設(shè)備：移動(dòng)設(shè)備、智能鑰匙等
此外，在潮濕環(huán)境下使用的設(shè)備中，結(jié)露產(chǎn)生的水分會(huì)從器件裂紋部位侵入內(nèi)部，因此從開路模式演變成為短路模式的危險(xiǎn)性會(huì)更高。
圖4：彎曲裂紋對(duì)策較為有效的應(yīng)用
經(jīng)常會(huì)受到振動(dòng)及沖擊的設(shè)備
可能頻繁發(fā)生掉落沖擊的設(shè)備
于多濕環(huán)境下使用的設(shè)備
為降低因基板彎曲所導(dǎo)致的短路發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，請(qǐng)務(wù)必探討選用TDK的高可靠性MLCC 5大系列產(chǎn)品。
樹脂電的端電極結(jié)構(gòu)和普通產(chǎn)品不同。普通端子為銅、鎳、錫3層結(jié)構(gòu)，而樹脂電在銅與鎳之間添加了導(dǎo)電性樹脂層，因此為4層結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電性樹脂層可緩解外部應(yīng)力，從而避免發(fā)生裂紋。
圖5：樹脂電極產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
緩解應(yīng)力的效果可通過彎板試驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)基板彎曲10mm時(shí)，普通端子會(huì)發(fā)生裂紋，而樹脂電并沒有發(fā)生裂紋。
圖6：基板彎板測(cè)試的結(jié)果
進(jìn)一步加壓后，普通端子產(chǎn)品中器件本體產(chǎn)生了裂紋，但樹脂電中的鎳層和樹脂軟端子層相剝離，未能在器件本體中發(fā)現(xiàn)裂紋，可確認(rèn)其擁抑制器件發(fā)生裂紋的效果。
圖7：元件體裂紋與樹脂電極剝離
以移動(dòng)設(shè)備用途為前提進(jìn)行掉落試驗(yàn)。樹脂電極產(chǎn)品在10,000次的掉落試驗(yàn)后仍未發(fā)生元件體裂紋，可見沖擊得到了緩和。
圖8：掉落試驗(yàn)結(jié)果
樹脂電極構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)良好的抗機(jī)械應(yīng)力和熱沖擊特性
擁有可在150°C以內(nèi)使用的X8R/X8L產(chǎn)品
擁有溫度特性和DC偏壓特性穩(wěn)定的C0G品
電源回路用安全設(shè)計(jì)
工程內(nèi)基板彎曲對(duì)策品
因熱沖擊所造成的焊接裂紋對(duì)應(yīng)品
移動(dòng)設(shè)備和智能鑰匙等跌落風(fēng)險(xiǎn)高的產(chǎn)品
產(chǎn)品列表 & 樣品購買
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樹脂電內(nèi)部增加了樹脂層，可吸收部分機(jī)械應(yīng)力。但另一方面樹脂電也有會(huì)讓ESR等電阻成分上升的缺點(diǎn)。為了改善舊型樹脂電的不足，我們優(yōu)化了端子結(jié)構(gòu)使其可以降低電阻，新型樹脂電現(xiàn)已開發(fā)成功。低電阻型的端子構(gòu)成成分是銅/樹脂層/鎳/錫，沒有任何改變，但是其樹脂層只印刷在貼裝面一側(cè)。
圖9：革新端子結(jié)構(gòu)的低電阻型產(chǎn)品
從彎板應(yīng)力方面說明新型樹脂品的設(shè)計(jì)目的?；鍙澢鷷?huì)給位于基板貼裝面的端子電極下端施加應(yīng)力。通過對(duì)部分集中涂裝樹脂層，而非給端子電極整體涂布樹脂層就能緩解機(jī)械應(yīng)力是該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的。
圖10：基板彎曲對(duì)MLCC施加的應(yīng)力
新結(jié)構(gòu)所帶來的優(yōu)點(diǎn)，將以電流流通端電極時(shí)的差異來說明。在舊型樹脂電中，其整個(gè)端子面都覆蓋了樹脂層，所以電流一定會(huì)流經(jīng)樹脂層。相較于銅等金屬，樹脂層的電阻更高，所以其電阻成分要比普通端子品更高一點(diǎn)。另一方面，低電阻型樹脂電極產(chǎn)品可使電流不流經(jīng)樹脂層。因此，電阻成分可以控制為與普通端子品相當(dāng)?shù)某潭取?/p>
圖11：端子電極內(nèi)的電流流通示意圖
降低阻抗/ESR的效果可參考上圖:阻抗/ESR頻率特性圖。舊型樹脂電（綠色曲線）的電阻值高于普通端子品（黑色曲線），低電阻型樹脂電（藍(lán)色曲線）的電阻值和普通端子品的頻率曲線幾乎一樣。另外，若對(duì)比諧振點(diǎn)（SRF）的話，低電阻型樹脂電的ESR比舊型樹脂電降低了約60%，預(yù)計(jì)發(fā)熱量也有相應(yīng)減少（發(fā)熱量和ESR成正比）。而且阻抗及ESR都與普通端子品相同，那么在進(jìn)行替代時(shí)其替代風(fēng)險(xiǎn)也有所降低，有利于樹脂電的推廣。
圖12：阻抗/ESR頻率特性、諧振點(diǎn)下的ESR/發(fā)熱量
接下來，是基板彎板測(cè)試的結(jié)果。樹脂電，不管是舊型品還是新品/低電阻型樹脂電，在基板彎曲10mm的情況下也不會(huì)產(chǎn)生元件體裂紋。根據(jù)以上結(jié)果，低電阻型樹脂電既可以承受基板彎曲，又能實(shí)現(xiàn)低電阻的要求。
圖13：基板彎曲試驗(yàn)結(jié)果
通過只在基板貼裝面?zhèn)雀采w樹脂層，電流不會(huì)流經(jīng)樹脂層，可實(shí)現(xiàn)低電阻。
電源回路用安全設(shè)計(jì)
工程內(nèi)基板彎曲對(duì)策品
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安全設(shè)計(jì)品，在同一個(gè)器件結(jié)構(gòu)內(nèi)串聯(lián)配置了2個(gè)電容器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)獨(dú)特。（雙串聯(lián)結(jié)構(gòu)）
圖14：安全設(shè)計(jì)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu) (雙串聯(lián)結(jié)構(gòu))
若基板彎曲等導(dǎo)致的裂紋貫穿相對(duì)的內(nèi)部電極之間，水汽等會(huì)侵入該裂紋，從而使發(fā)生短路的風(fēng)險(xiǎn)變大。
圖15：普通產(chǎn)品的彎曲裂紋
安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品中，即使左側(cè)電容器結(jié)構(gòu)部發(fā)生裂紋，因具備雙串聯(lián)結(jié)構(gòu)右側(cè)的電容器結(jié)構(gòu)完好，可防止短路發(fā)生。
圖16：安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品的彎曲裂紋
而且，安全設(shè)計(jì)品還采用了TDK現(xiàn)有的樹脂電極技術(shù)，將導(dǎo)電樹脂層結(jié)合到端電極中，從而具備優(yōu)異的抗機(jī)械應(yīng)力和抗熱沖擊特性。 因此，安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品作為高可靠性MLCC而言是一款非常優(yōu)異的產(chǎn)品。
圖17：安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
電源回路中，為了降低因MLCC裂紋導(dǎo)致短路的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)常會(huì)將2顆MLCC串聯(lián)貼裝。安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品內(nèi)部的雙串聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，因此可幫助削減MLCC的數(shù)量。
圖18：替換為安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品的示例
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