高压电解电容波峰焊放电220UF 50V击穿板上芯片的机理研究及对策

摘  要：芯片失效作为困扰电子行业的困难，失效机理巨大，对付因出产现场情况造成的过电、静电失效，环 节无法锁定。通过对高压电解电容带电插装对印制电路板上芯片损伤阐明，确定主板过波峰焊时锡面连锡短路 导致高压电解电容放电击穿芯片的失效机理，并拟定管控对策，有效低落芯片失效不良。 

要害词：芯片失效；高压电解电容；击穿；波峰焊；PCBA

0  引言 

跟着电子技能的成长，小型化、集成化的芯片被应 用于各个规模，如何担保自身靠得住性及产物质量成为芯 片厂商不绝深入研究的热点。但芯片因出产情况、利用 情况苛刻，失效环境时有产生[1]。今朝业界已经识别到 的失效原因分两大类：①芯片自己制造缺陷；②出产 现场不类型操纵导致失效。业内常用的失效阐明要领 包罗：芯片开封、X-Ray无损探伤、SEM扫描电镜、 EMMI侦测等。此类阐明要领对付芯片制造缺陷，如晶 元异常、金线绑定异常等能直观判定失效环节，可是对 于因出产现场情况造成的EOS（过电应力）、ESD（静 电放电）却难以锁定失效点，给出产、产物质量改进带 来未便。 

电解电容因容量大，遍及应用于输出滤波电路中， 起储能和滤波浸染[2-3]。高压电解电容因其制造工艺及 电子特性，在插装前会残留部门电压，而残留电压对付 电路板上半导体器件的影响一直被行业内电路设计者所 忽略。学者针对高压电解电容残留电压对芯片失效举办深入研究，并做了充实试验验证。功效表白高压电解电 容未放电即插装，在过波峰焊时会通过锡面将残留电压 浸染于芯片上，致使芯片失效。同时，学者通过大量数 据验证，通过改造电路机关或过板偏向，有效办理了因 高压电解电容未放电导致的芯片失效，低落产物不良 率，提高产物靠得住性[4-5]。

1  案例阐明 

1.1 配景 

节制器车间出产某两款主板，某厂家开关电源芯 片零散下线，批次不会合，失效外在表示为芯片的1脚 （使能脚）与5脚（地脚）之间阻抗值异常，正常品阻 抗为M欧级别，失效品阻抗为K欧级别。对正常、异常 芯片别离测试U-I曲线，如图1、图2所示，表白芯片失 效，有泄电流。图3、图4为异常芯片X-Ray图像， 2.2UF 400V，功效 表白芯片内部布局无明明异常。经厂家对芯片开封确 认，如图5所示，确认芯片失效模式为过电损伤。

1.2 阐明进程 

取库存开关电源芯片，对 PIN1（EN/UV）脚与 PIN5（S）脚施加15 V直流电压，测试阻值，试验后芯 片1～5脚阻抗在10 kΩ阁下，与下线异常品阻抗一致， 测试U-I曲线与下线品一致，存在明明泄电。经对芯片 开封确认，芯片属过电失效。 

对出产线及员工的静电防护、在线测试设备举办排查，未发明异常。为锁定失效环节，对未上线芯片全检 1～5脚阻抗，无异常后进入下一出产流程。最终锁定失 效环节产生在主板进入波峰焊后与出波峰焊间，进一步 查抄波峰焊设备接地状态及防静电查抄，无异常。劈头 阐明为高温导致芯片失效。因芯片为SMT贴装，比拟回 流焊、波峰焊温度及过板时间，回流焊情况更为恶劣， 但未呈现异常。同步布置芯片高温、低温、冷热攻击、 高温潮态试验均未发明异常，锁定失效产生在波峰焊浸 锡环节。 

对开关电源芯片电路阐明，电路中有450 V/22 μF的 电解电容，劈头锁定过电源为电解电容放电异常。履历 证，利用直流电源对主板上电解电容充15 V的直流电后 对开关电源芯片1-5脚举办放电，芯片失效，与下线样 品现象一致。查询该芯片技能参数，PIN1脚（EN/UV） 事情的最大额定电压为9 V，高于9 V有过电击穿隐患。 随机抽取350个未上线利用的电解电容测试残余电压， 有3个电压高于10 V，理论上高压电解电容残余电压在 未放电即插装利用存在击穿芯片隐患。

2  尝试验证 

2.1 验证条件及功效 

1.同编码电容及下线主板； 

2.残余电压：30 V； 

3.验证数量：30 PCS； 

4.验证功效：未复现。 

2.2 原因阐明 

通过对出产进程及波峰焊内部结构阐明，确认未复 现原因有以下3点：