एमएलसीसी कैपेसिटर विफल क्यों होते हैं? 7 सामान्य कारण और उन्हें कैसे रोकें

एमएलसीसी कैपेसिटर एक छोटा घटक है, लेकिन विफलता एक बड़ी समस्या पैदा कर सकती है।

कोई उत्पाद अचानक काम करना बंद कर सकता है. एक पीसीबी परीक्षण में विफल हो सकता है। बिजली आपूर्ति अस्थिर हो सकती है. कभी-कभी, समस्या केवल तब दिखाई देती है जब उत्पाद हफ्तों या महीनों तक काम कर रहा हो।

जब ऐसा होता है, तो इंजीनियर अक्सर पूछते हैं:

एमएलसीसी कैपेसिटर विफल क्यों हुआ?

उत्तर हमेशा सरल नहीं होता.

एमएलसीसी विफलता विद्युत तनाव, यांत्रिक क्षति, तापमान, सोल्डरिंग, पीसीबी डिजाइन या यहां तक ​​कि उत्पादन के दौरान घटक को संभालने के तरीके से संबंधित हो सकती है।

इस लेख में, हम इसकी व्याख्या करते हैंएमएलसीसी कैपेसिटर विफलता के 7 सामान्य कारणसरल शब्दों में और दिखाएं कि निर्माता जोखिम को कम करने के लिए क्या कर सकते हैं।

एमएलसीसी विफलता का क्या मतलब है?

कारणों पर गौर करने से पहले, यह समझना उपयोगी है कि "विफलता" का क्या अर्थ है।

एक MLCC कई अलग-अलग तरीकों से विफल हो सकता है।

उदाहरण के लिए, यह विकसित हो सकता है:

• शॉर्ट सर्किट
• उच्च रिसाव धारा
• कम इन्सुलेशन प्रतिरोध
• धारिता का नुकसान
• निर्दिष्ट सहनशीलता के बाहर समाई
• सिरेमिक बॉडी में दरारें
• समय के साथ विश्वसनीयता में कमी

कभी-कभी कैपेसिटर तुरंत काम करना बंद कर देता है।

अन्य मामलों में, यह काम करना जारी रखता है लेकिन कम विश्वसनीय हो जाता है।

इससे एमएलसीसी विफलता का निवारण करना विशेष रूप से कठिन हो जाता है।

1. अत्यधिक वोल्टेज

कैपेसिटर की विफलता का सबसे सीधा कारण अत्यधिक वोल्टेज है।

प्रत्येक एमएलसीसी में एक रेटेड वोल्टेज होता है।

यदि संधारित्र पर लागू वोल्टेज उस घटक से अधिक है जिसे संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो सिरेमिक ढांकता हुआ अत्यधिक विद्युत तनाव का अनुभव कर सकता है।

समस्या सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज तक सीमित नहीं है।

इंजीनियरों को इस पर भी विचार करना चाहिए:

• वोल्टेज स्पाइक्स
• क्षणिक स्विचिंग
• स्टार्टअप की शर्तें
• शटडाउन की स्थिति
• असामान्य परिचालन स्थितियाँ

उदाहरण के लिए, एक सर्किट आमतौर पर अपेक्षाकृत स्थिर वोल्टेज पर काम कर सकता है लेकिन स्विचिंग के दौरान शॉर्ट वोल्टेज स्पाइक का अनुभव हो सकता है।

यदि संधारित्र विद्युत तनाव को सहन नहीं कर सकता है, तो इसकी दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रभावित हो सकती है।

जोखिम कैसे कम करें

अधिकतम वोल्टेज की जांच करें जो संधारित्र वास्तव में सर्किट में अनुभव कर सकता है, न कि केवल औसत ऑपरेटिंग वोल्टेज की।

परीक्षण के दौरान क्षणिक स्थितियों की भी समीक्षा करें।

2. एमएलसीसी क्रैकिंग

क्रैकिंग एमएलसीसी विफलता का एक और महत्वपूर्ण कारण है।

जैसा कि हमने अपने पिछले लेख में चर्चा की थी, एमएलसीसी सिरेमिक सामग्री से बने होते हैं।

सिरेमिक विद्युत रूप से उपयोगी है लेकिन यांत्रिक रूप से कठोर है।

यदि पीसीबी झुकता है या घटक पर अत्यधिक बल लगाया जाता है, तो सिरेमिक बॉडी के अंदर दरार विकसित हो सकती है।

संभावित कारणों में शामिल हैं:

• पीसीबी झुकना
• विखंडन
• कनेक्टर सम्मिलन
• गलत घटक प्रबंधन
• यांत्रिक संयोजन तनाव
• अत्यधिक कंपन

मुश्किल बात यह है कि सामान्य दृश्य निरीक्षण के दौरान एक छोटी सी दरार दिखाई नहीं दे सकती है।

पहले से ही आंतरिक क्षति होने पर भी घटक बिल्कुल सामान्य दिख सकता है।

जोखिम कैसे कम करें

पर ध्यान दें:

• पीसीबी लेआउट
• घटक प्लेसमेंट
• डीपैनलाइज़ेशन विधियाँ
• बोर्ड का संचालन
• कनेक्टर स्थापना

उच्च यांत्रिक आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए, इंजीनियर अपने आपूर्तिकर्ता के साथ लचीले या नरम-समाप्ति एमएलसीसी विकल्पों पर भी चर्चा कर सकते हैं।

3. गलत सोल्डरिंग

टांका लगाने की प्रक्रिया एमएलसीसी विश्वसनीयता पर बड़ा प्रभाव डाल सकती है।

रिफ्लो सोल्डरिंग के दौरान, घटक उच्च तापमान के संपर्क में आता है।

यदि हीटिंग या शीतलन प्रक्रिया बहुत आक्रामक है, तो एमएलसीसी के अंदर थर्मल तनाव विकसित हो सकता है।

सोल्डरिंग की समस्या तब भी हो सकती है जब सोल्डर जोड़ संतुलित नहीं होते हैं।

उदाहरण के लिए, यदि एमएलसीसी का एक पक्ष दूसरे पक्ष से काफी भिन्न स्थितियों का अनुभव करता है, तो यांत्रिक तनाव को सिरेमिक बॉडी में स्थानांतरित किया जा सकता है।

जोखिम कैसे कम करें

एमएलसीसी निर्माता द्वारा प्रदान की गई अनुशंसित सोल्डरिंग प्रोफ़ाइल का पालन करें।

पर ध्यान दें:

• तापन दर
• चरम तापमान
• शीतलन दर
• मिलाप की मात्रा
• पैड डिज़ाइन
• घटक प्लेसमेंट

यह न मानें कि प्रत्येक एमएलसीसी को बिल्कुल उसी प्रक्रिया का उपयोग करके सोल्डर किया जा सकता है।

4. तापमान तनाव

तापमान एमएलसीसी विश्वसनीयता को कई तरह से प्रभावित कर सकता है।

उच्च तापमान पर लगातार काम करने वाले संधारित्र को कमरे के तापमान पर काम करने वाले संधारित्र की तुलना में अधिक विद्युत और सामग्री तनाव का अनुभव हो सकता है।

तीव्र तापमान परिवर्तन भी यांत्रिक तनाव पैदा कर सकता है क्योंकि विभिन्न सामग्रियां अलग-अलग दरों पर फैलती और सिकुड़ती हैं।

उदाहरण के लिए:

तापन → विस्तार → शीतलन → संकुचन

यदि ये परिवर्तन बार-बार होते हैं, तो घटक और सोल्डर जोड़ों को अतिरिक्त तनाव का अनुभव हो सकता है।

यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है:

• ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स
• औद्योगिक उपकरण
• बिजली की आपूर्ति
• बैटरी सिस्टम
• बाहरी उपकरण

जोखिम कैसे कम करें

एप्लिकेशन की वास्तविक तापमान सीमा की जाँच करें।

केवल कमरे के तापमान विनिर्देशों के आधार पर एमएलसीसी का चयन न करें।

तैयार उत्पाद की वास्तविक परिचालन स्थितियों के तहत घटक का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

5. डीसी पूर्वाग्रह और समाई हानि

इस प्रकार की समस्या शारीरिक दरार से भिन्न होती है।

डीसी वोल्टेज लागू होने पर कुछ सिरेमिक ढांकता हुआ प्रकार कैपेसिटेंस में कमी का अनुभव कर सकते हैं।

इस घटना को आमतौर पर कहा जाता हैडीसी पूर्वाग्रह.

कल्पना कीजिए कि एक इंजीनियर को पावर सर्किट के लिए एक निश्चित कैपेसिटेंस की आवश्यकता होती है।

एमएलसीसी डेटाशीट पर सूचीबद्ध नाममात्र कैपेसिटेंस पर्याप्त लग सकता है।

हालाँकि, घटक को उसके वास्तविक ऑपरेटिंग वोल्टेज के तहत रखे जाने के बाद, प्रभावी धारिता कम हो सकती है।

तब सर्किट अपेक्षा से भिन्न प्रदर्शन कर सकता है।

इसका मतलब यह नहीं है कि एमएलसीसी दोषपूर्ण है।

इसका सीधा सा मतलब यह हो सकता है कि घटक का मूल्यांकन सही परिचालन स्थितियों के तहत नहीं किया गया था।

जोखिम कैसे कम करें

नीचे प्रभावी समाई की जाँच करें:

• वास्तविक ऑपरेटिंग वोल्टेज
• वास्तविक तापमान
• आवश्यक आवृत्ति

केवल नाममात्र धारिता को न देखें।

6. उम्र बढ़ना और दीर्घकालिक कैपेसिटेंस परिवर्तन

कुछ MLCC ढांकता हुआ सामग्री समय के साथ क्रमिक धारिता परिवर्तन का अनुभव करती हैं।

इसे इस नाम से जाना जाता हैबुढ़ापा.

प्रभाव ढांकता हुआ सामग्री और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है।

कई अनुप्रयोगों के लिए, परिवर्तन प्रबंधनीय है।

हालाँकि, उन सर्किटों के लिए जिन्हें लंबी अवधि में स्थिर कैपेसिटेंस की आवश्यकता होती है, उम्र बढ़ने को डिज़ाइन गणना में शामिल किया जाना चाहिए।

यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब मूल कैपेसिटेंस सहनशीलता पहले से ही बहुत कड़ी है।

जोखिम कैसे कम करें

इंजीनियरों को उत्पाद की सेवा अवधि के दौरान अपेक्षित धारिता परिवर्तन पर विचार करना चाहिए।

यदि दीर्घकालिक स्थिरता महत्वपूर्ण है, तो अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त ढांकता हुआ और घटक विनिर्देश का चयन करें।

7. ख़राब पीसीबी लेआउट

कभी-कभी एमएलसीसी वास्तविक समस्या नहीं होती है।

पीसीबी डिज़ाइन विफलता में योगदान दे सकता है।

उदाहरण के लिए, MLCC को इसके बहुत करीब रखना:

• एक पीसीबी किनारा
• एक पेंच छेद
• एक कनेक्टर
• एक डिपेनलाइज़ेशन लाइन
• एक उच्च तनाव वाला क्षेत्र

यांत्रिक तनाव बढ़ सकता है।

घटक प्रयोगशाला परीक्षण में पूरी तरह से काम कर सकता है लेकिन वास्तविक संयोजन के दौरान विफल हो जाता है।

यही कारण है कि पीसीबी डिजाइन के साथ एमएलसीसी विश्वसनीयता पर विचार किया जाना चाहिए।

जोखिम कैसे कम करें

बड़े पैमाने पर उत्पादन से पहले, समीक्षा करें:

• घटक प्लेसमेंट
• पीसीबी की मोटाई
• बोर्ड का झुकना
• बढ़ते बिंदु
• विखंडन
• कनेक्टर सम्मिलन बल

एक छोटा सा लेआउट परिवर्तन कभी-कभी एक महत्वपूर्ण विश्वसनीयता समस्या को कम कर सकता है।

आप कैसे बता सकते हैं कि एमएलसीसी क्यों विफल रही?

विफल संधारित्र को खोजने की तुलना में कारण का पता लगाना अक्सर अधिक कठिन होता है।

घटक को तुरंत बदलने से उत्पाद फिर से काम करने लग सकता है, लेकिन यह जरूरी नहीं कि वास्तविक समस्या का समाधान हो।

एक बेहतर समस्या निवारण प्रक्रिया यह पूछना है:

असफलता कब हुई?

यह था:

• टांका लगाने के दौरान?
• पीसीबी परीक्षण के दौरान?
• अंतिम असेंबली के दौरान?
• परिवहन के दौरान?
• कई घंटों के ऑपरेशन के बाद?
• कई महीनों के उपयोग के बाद?

समय एक महत्वपूर्ण सुराग प्रदान कर सकता है।

असफल एमएलसीसी कहाँ स्थित है?

यदि कई विफल कैपेसिटर पीसीबी के एक ही क्षेत्र में स्थित हैं, तो जांचें कि क्या वह क्षेत्र असामान्य यांत्रिक या थर्मल तनाव का अनुभव करता है।

किस प्रकार की विद्युत विफलता हुई?

जांचें कि क्या समस्या है:

• शार्ट सर्किट
• रिसाव
• कम धारिता
• खुला सर्किट
• इन्सुलेशन विफलता

विभिन्न विफलता मोड विभिन्न कारणों की ओर इशारा कर सकते हैं।

एक सरल एमएलसीसी विफलता समस्या निवारण प्रक्रिया

जब कोई MLCC विफल हो जाता है, तो आप निम्नलिखित प्रक्रिया का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 1: विफलता को रिकॉर्ड करें

विफल घटक को लिखें:

• भाग संख्या
• समाई
• वोल्टेज
• पैकेट
• ढांकता हुआ
• पीसीबी स्थान

चरण 2: विद्युत स्थितियों की जाँच करें

उपाय:

• कार्यशील वोल्टेज
• वोल्टेज स्पाइक्स
• मौजूदा
• तापमान
• आवृत्ति

चरण 3: पीसीबी की जाँच करें

देखो के लिए:

• झुकने
• दरारें
• ख़राब सोल्डर जोड़
• गलत पैड डिज़ाइन
• उच्च तनाव वाले स्थान

चरण 4: असेंबली प्रक्रिया की समीक्षा करें

जांचें कि क्या विफलता इसके बाद शुरू हुई:

• रीफ़्लो
• वेव सोल्डरिंग
• विखंडन
• कनेक्टर स्थापना
• यांत्रिक संयोजन

चरण 5: विफल और सामान्य घटकों की तुलना करें

एक सामान्य नमूने के साथ एक असफल एमएलसीसी का परीक्षण करने से अंतर की पहचान करने में मदद मिल सकती है।

चरण 6: आपूर्तिकर्ता के साथ काम करें

यदि विफलता को एप्लिकेशन या असेंबली प्रक्रिया द्वारा स्पष्ट नहीं किया जा सकता है, तो आपूर्तिकर्ता को प्रासंगिक परीक्षण जानकारी प्रदान करें।

तकनीकी सहायता क्षमताओं वाला एक आपूर्तिकर्ता केवल भागों को बदलने के बजाय विफलता की जांच करने में मदद कर सकता है।

आप एमएलसीसी विफलता को कैसे रोक सकते हैं?

एमएलसीसी विश्वसनीयता समस्या को हल करने का सबसे अच्छा समय हैबड़े पैमाने पर उत्पादन से पहले.

कुछ सरल अभ्यास मदद कर सकते हैं।

वास्तविक अनुप्रयोग के आधार पर घटक चुनें

केवल कैपेसिटेंस और वोल्टेज का उपयोग करके एमएलसीसी का चयन न करें।

विचार करना:

• तापमान
• आवृत्ति
• डीसी पूर्वाग्रह
• यांत्रिक तनाव
• पीसीबी की स्थिति
• विश्वसनीयता आवश्यकताएँ

निर्माता की सोल्डरिंग अनुशंसाओं का पालन करें

एक सही घटक अभी भी अनुपयुक्त असेंबली प्रक्रिया से क्षतिग्रस्त हो सकता है।

हमेशा अनुशंसित टांका लगाने की शर्तों की समीक्षा करें।

अनावश्यक पीसीबी तनाव से बचें

सावधान रहें जब:

• पीसीबी काटना
• कनेक्टर स्थापित करना
• शिकंजा कसना
• बोर्ड संभालना
• तैयार उत्पादों की पैकेजिंग

बड़े पैमाने पर उत्पादन से पहले परीक्षण करें

प्रोटोटाइप परीक्षण महंगी उत्पादन विफलता बनने से पहले समस्याओं की पहचान कर सकता है।

यदि आवेदन की मांग है, तो अंतिम उत्पाद के करीब की स्थितियों में एमएलसीसी का परीक्षण करें।

आपको एमएलसीसी आपूर्तिकर्ता से क्या पूछना चाहिए?

यदि आप किसी नए प्रोजेक्ट के लिए एमएलसीसी खरीद रहे हैं, तो कुछ प्रश्न आपूर्तिकर्ता का मूल्यांकन करने में आपकी मदद कर सकते हैं।

के बारे में पूछना:

उत्पाद विशिष्टताएँ

• समाई
• वोल्टेज
• सहनशीलता
• ढांकता हुआ
• पैकेज का आकार
• तापमान की रेंज

विश्वसनीयता

• विश्वसनीयता परीक्षण
• गुणवत्ता नियंत्रण
• निरीक्षण के तरीके
• विफलता विश्लेषण समर्थन

उत्पादन

• मासिक उत्पादन क्षमता
• समय सीमा
• नमूना उपलब्धता
• पैकेजिंग
• पता लगाने की क्षमता

तकनीकी समर्थन

• आवेदन सिफ़ारिशें
• सोल्डरिंग मार्गदर्शन
• विफलता विश्लेषण
• प्रतिस्थापन सिफ़ारिशें

एक आपूर्तिकर्ता जो इन सवालों का स्पष्ट रूप से उत्तर दे सकता है वह विकास और खरीद प्रक्रिया को बहुत आसान बना सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एमएलसीसी विफलता का सबसे आम कारण क्या है?

प्रत्येक आवेदन का कोई एक कारण नहीं है। यांत्रिक क्रैकिंग, अत्यधिक विद्युत तनाव, सोल्डरिंग समस्याएं, तापमान तनाव और अनुपयुक्त परिचालन स्थितियां जांच के महत्वपूर्ण कारणों में से हैं।

क्या वोल्टेज रेटेड मूल्य के भीतर होने पर भी एमएलसीसी विफल हो सकता है?

हाँ। एमएलसीसी की विश्वसनीयता वोल्टेज से अधिक पर निर्भर करती है। यांत्रिक तनाव, तापमान, सोल्डरिंग, पीसीबी डिज़ाइन और अन्य परिचालन स्थितियाँ भी घटक को प्रभावित कर सकती हैं।

क्या टूटा हुआ एमएलसीसी अभी भी काम कर सकता है?

हाँ। टूटा हुआ एमएलसीसी अस्थायी रूप से काम करना जारी रख सकता है। हालाँकि, आंतरिक क्षति से रिसाव बढ़ सकता है या भविष्य में शॉर्ट-सर्किट का खतरा पैदा हो सकता है।

मैं पीसीबी असेंबली के दौरान एमएलसीसी विफलता को कैसे रोक सकता हूं?

रिफ्लो प्रक्रिया को नियंत्रित करें, पीसीबी झुकने को कम करें, उचित डीपैनलाइज़ेशन विधियों का उपयोग करें, और उच्च यांत्रिक तनाव के संपर्क में आने वाले क्षेत्रों में एमएलसीसी रखने से बचें।

पीसीबी के विफल होने पर क्या मुझे एमएलसीसी को बदलना चाहिए?

संधारित्र को बदलने से संचालन बहाल हो सकता है, लेकिन यह पहचानना बेहतर है कि मूल घटक पहले क्यों विफल हुआ। अन्यथा, प्रतिस्थापन उसी कारण से विफल हो सकता है।

क्या एमएलसीसी आपूर्तिकर्ता विफलताओं की जांच में मदद कर सकता है?

हाँ। आपूर्तिकर्ता की तकनीकी क्षमताओं के आधार पर, वे विफलता विश्लेषण, आवेदन सलाह, परीक्षण जानकारी, या वैकल्पिक घटक सिफारिशें प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं।

निष्कर्ष

एक MLCC कैपेसिटर कई अलग-अलग कारणों से विफल हो सकता है।

कभी-कभी समस्या विद्युत संबंधी होती है। कभी-कभी यह यांत्रिक होता है। कभी-कभी यह सोल्डरिंग या पीसीबी डिज़ाइन से आता है।

सबसे महत्वपूर्ण बात यह हैएमएलसीसी विफलता के लिए स्वचालित रूप से कैपेसिटर को दोषी नहीं ठहराया जाना चाहिए.

पूरा सिस्टम देखें:

एमएलसीसी + पीसीबी + असेंबली प्रक्रिया + विद्युत स्थितियां + तापमान + यांत्रिक तनाव

जब इन कारकों पर एक साथ विचार किया जाता है, तो वास्तविक कारण का पता लगाना और उसी समस्या को दोबारा होने से रोकना बहुत आसान हो जाता है।

इंजीनियरों और क्रय टीमों के लिए, एक एमएलसीसी आपूर्तिकर्ता के साथ काम करना जो स्थिर उत्पाद और तकनीकी सहायता दोनों प्रदान कर सकता है, उत्पाद विकास और बड़े पैमाने पर उत्पादन के दौरान भी महत्वपूर्ण अंतर ला सकता है।