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工程師必看！MLCC焊錫裂紋對(duì)策

（2025年8月23日更新）

本文來源于面包板社區(qū)

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本文介紹MLCC（Multilayer Ceramic Chip Capacitor，焊錫裂紋的主要原因及對(duì)策。

焊錫裂紋的主要原因

MLCC焊錫裂紋不僅會(huì)在焊錫工藝等制造工藝中產(chǎn)生，還會(huì)在推出市場(chǎng)后的惡劣使用條件下產(chǎn)生。主要原因如下。

(1)熱沖擊和溫度循環(huán)導(dǎo)致熱疲勞

由于高溫/低溫的反復(fù)溫度變化，MLCC與PCB熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致焊錫接頭施加熱應(yīng)力。此外，在焊接過程中，溫度管理不完善也會(huì)導(dǎo)致這種情況。

(2)無鉛焊錫

考慮到環(huán)保目的，使用的無鉛焊錫質(zhì)地堅(jiān)硬易碎。與以往的共晶焊錫相比，焊錫更容易開裂，需要特別注意。

圖1:焊錫裂紋情況(截面)

焊錫裂紋的主要原因

MLCC焊錫裂紋不僅會(huì)在焊錫工藝等制造工藝中產(chǎn)生，還會(huì)在推出市場(chǎng)后的惡劣使用條件下產(chǎn)生。主要原因如下。

(1)熱沖擊和溫度循環(huán)導(dǎo)致熱疲勞

(2)無鉛焊錫

考慮到環(huán)保目的，使用的無鉛焊錫質(zhì)地堅(jiān)硬易碎。與以往的共晶焊錫相比，焊錫更容易開裂，需要特別注意。

圖2：焊錫裂紋的主要原因及其影響

應(yīng)特別注意焊錫裂紋對(duì)策和基板的應(yīng)用

焊錫裂紋的主要原因是熱沖擊、溫度循環(huán)和使用脆性無鉛焊錫引起的熱疲勞。

因此，應(yīng)特別注意汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙等高溫發(fā)熱部位周圍的包裝，在會(huì)產(chǎn)生急劇加熱（急劇）或急劇冷卻（急劇冷卻）等周圍溫度急劇變化（熱沖擊）的環(huán)境中。

此外，由于太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、基地局等基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)周期長(zhǎng)，需要注意焊錫裂紋對(duì)策。

圖3:應(yīng)用焊錫裂紋對(duì)策

1.金屬端子"分散"金屬支架電容器的熱沖擊

金屬支架電容器是在端子電極上安裝金屬端子的一種MLCC，分為單體型(單層)和雙層(雙層:雙重)兩類。(圖4)

圖4：金屬支架電容器的結(jié)構(gòu)

耐熱沖擊的接合強(qiáng)度

TDK金屬支架電容器對(duì)焊錫裂紋有很高的抑制作用。圖5是循環(huán)熱沖擊3000次的截面比較圖。從圖中可以看出，與金屬支架電容器相比，一般終端產(chǎn)品的焊錫更容易劣化。特別是在2000多個(gè)循環(huán)中，差異更加明顯。

圖5:熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果(一般產(chǎn)品與金屬支架電容器的比較)

比較基板彎曲模擬

一般產(chǎn)品與金屬支架電容器的基板彎曲模擬通過焊錫連接到基板上。熱沖擊和基板彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力集中在焊接接頭上。此時(shí)，一般產(chǎn)品容易產(chǎn)生焊接裂紋，金屬支架電容器的金屬端子會(huì)吸收應(yīng)力，從而減少焊接裂紋的產(chǎn)生。

圖6:基板彎曲模擬(一般產(chǎn)品與金屬支架電容器的比較)

金屬支架電容器的特點(diǎn)

通過外端TXC代理金屬端子用于吸收熱沖擊和基板彎曲引起的應(yīng)力。同時(shí)，提高耐振動(dòng)性。兩個(gè)相同容量電容器的電路可以平行使用，以減少包裝面積。與鋁電解電容器相比，ESR、ESL更低。

主要用途

車載應(yīng)用（EPS、ABS、EV、HEV、LED燈等）

平滑電路、DC-DC轉(zhuǎn)換器、LED、HID

溫度變化急劇的使用環(huán)境和壓電效應(yīng)對(duì)策

2.樹脂電極層具有優(yōu)異的耐熱沖擊性和較強(qiáng)的的樹脂電極

一般MLCC端子電極的Cu底層均鍍了Ni及鍍Sn。樹脂電極是一種鍍Cu及鍍Ni導(dǎo)電性樹脂層加入導(dǎo)電性樹脂層MLCC（圖7）。

圖7:一般端子產(chǎn)品與樹脂電極端子的區(qū)別

樹脂層吸收熱沖擊引起的接接頭膨脹收縮和基板彎曲應(yīng)力，抑制焊接裂紋的產(chǎn)生。

粘結(jié)強(qiáng)度的下降率約為以往產(chǎn)品的一半

TDK的樹脂電極MLCC其特點(diǎn)是具有極好的耐熱沖擊性。圖8顯示了熱沖擊后一般端子產(chǎn)品與樹脂電極粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)的接合強(qiáng)度比較圖。熱沖擊3000次(-55 to 125℃/3000cyc.)數(shù)據(jù)。一般產(chǎn)品粘結(jié)強(qiáng)度下降90%左右，導(dǎo)電性樹脂端子型下降50%左右。

圖8:粘結(jié)強(qiáng)度下降率(一般端子產(chǎn)品與樹脂電極品的比較)

【樹脂電極品的特點(diǎn)】

提高基板對(duì)彎曲、墜落沖擊、熱沖擊(熱周期)的抵抗力。

焊料的接頭和原件由導(dǎo)電樹脂吸收。

主要用途

用于基板模塊，需要焊接積層貼片陶瓷片式電容器"彎曲裂紋"對(duì)策或預(yù)防

用于安裝在鋁基板上的電氣電路對(duì)彎曲有很強(qiáng)的耐久性和焊接接頭的問題SMT

PC、智能鑰匙、汽車多媒體、開關(guān)電源、基地局、車載應(yīng)用（ECU、ABS、xEV等）

MLCC總結(jié)焊錫裂紋對(duì)策

電容器與基板之間的部分施加應(yīng)力后會(huì)產(chǎn)生"焊錫裂紋"，可能導(dǎo)致元件脫落、開路故障等。

暴露在熱沖擊和溫度循環(huán)中的設(shè)備，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其他熱源設(shè)備；實(shí)現(xiàn)無維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施；應(yīng)特別注意硬脆無鉛焊錫的連接。

表9總結(jié)了各種產(chǎn)品的特點(diǎn)。