多层陶瓷电容器失效分析
多层陶瓷电容器失效分析
多层陶瓷电容器的质量控制为一系统工程,首先必须对实际生产中的失效样品进行分析以确定失效的根本原因,在此基础上逐步提出改进措施并最终达到最优化的控制。
前言
无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高,但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1:10-20。从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。
无源元件的类型很多,多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要,也是用量最大的产品之一。图1为MLCC的典型结构。其中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3,多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb 层用以焊接。近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品。
根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。根据MLCC 的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等。
MLCC 的常见失效模式
多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对其可靠性产生严重影响。
陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素。
内在因素主要有以下几种:
1.陶瓷介质内空洞(Voids)
导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。
2.烧结裂纹(firing crack)
烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。
3.分层(delamination)
多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。
外部因素主要为:
1.温度冲击裂纹(thermal crack)
主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
2.机械应力裂纹(flex crack)
多层陶瓷电容器的特点是能够承受较大的压应力,但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见应力源有:贴片对中,工艺过程中电路板操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;通孔元器件插入;电路测试、单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端,沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。
MLCC器件的失效分析方法
扫描超声分析
扫描超声方法是分析多层陶瓷电容器的最重要的无损检测方法。可以十分有效地探测空洞、分层和水平裂纹。由于超声的分析原理主要是平面反射,因而对垂直裂纹如绝大多数的烧结裂纹、垂直分量较大的弯曲裂纹的分辨能力不强。同时一般多层陶瓷电容器的检测需要较高的超声频率。图2为典型的空洞和分层的扫描超声检测结果。
甲醇检漏法
对于严重的分层或开裂,可以使用甲醇检漏法,即将失效器件浸入甲醇溶液中。由于甲醇为极性分子,且具有很强的渗透力,因而可以通过毛细管作用渗透进入严重分层或开裂部位。加电后产生很大的漏电流,从而可帮助诊断。
金相剖面法
金相剖面既是最经典,同时也是最有效的陶瓷电容器的失效分析方法。其优点是通过剖面及相应的光学或扫描电子显微镜检测,可以得到失效部位的成分、形貌等精细结构,从而帮助失效机理的分析。但其缺点是制备比较复杂,对制备技术要求比较高,同时为破坏性检测手段。图3-5 为金相剖面分析多层陶瓷电容器的失效的典型案例。
其它一些分析方法恕不赘述。
多层陶瓷电容器的质量控制
多层陶瓷电容器的特点是在没有内在缺陷并且组装过程也未引入其它缺陷的前提下,可靠性优越。但是如果存在缺陷,则无论是内在的还是外在的都可能对器件可靠性产生严重影响。同时组装后的陶瓷电容器潜在缺陷很难通过无损、在线检测等发现,因而多层陶瓷电容器的
质量控制主要必须通过预防性措施解决。常见预防措施包括:
1.对供应商进行认真选择、对其产品进行定期抽样检测等。
2.对组装工艺中所有可能导致热应力、机械应力的操作进行认真的分析及有效的控制。
考虑到多层陶瓷电容器的特点,对器件进行的检测可以主要包括:
1.结构分析: 即采用金相剖面手段抽检样品。可以对器件产生的制造水平,内在缺陷等有一全面了解。
2.扫描超声分析: 可以十分有效地探测空洞、分层、水平裂纹等缺陷耐温度试验考察高温及温度冲击可能带来的器件开裂、Ag/Pd层外露等缺陷。弯曲试验: 按照相关标准将器件组装在规定的印刷电路板上,进行弯曲试验,以考察器件抗弯曲能力。当然陶瓷电容器还有很多其它检测指标,可根据具体情况增加或减少检查项目,以达到用最低的成本达到最有效的控制。
组装工艺中主要考察及控制项目:
1.回流或波峰焊温度曲线,一般器件工艺商都会提供相关的建议曲线。通过组装良品率的积累和分析,可以得到优化的温度曲线。
2.在组装工艺中印刷线路板操作和流转过程中特别是手工插件、铆钉连接、手工切割等工艺需要特别加以注意。必要时甚至需要对产品设计进行修改,以最大限度地使多层陶瓷电容器避开在工艺过程中可能产生较大机械应力的区域。
3.检查组装过程中的电检测ICT工艺,必须注意尽量减小测试点机械接触所带来的机械应力。
4.返修工艺中温度曲线的设置。如使用烙铁返修,则焊头接触焊点的位置、时间等都必须加以规范。
电容失效分析详解
陶瓷电容失效分析: 多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成,失效形式为金属电极和陶介之间层错,电气表现为受外力(如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下)和温度冲击(如烙铁焊接)时电容时好时坏。 多层片状陶介电容器具体不良可分为: 1、热击失效 2、扭曲破裂失效 3、原材失效三个大类 (1)热击失效模式: 热击失效的原理是:在制造多层陶瓷电容时,使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象,这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生,一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方(一般在晶体最坚硬的四角),而热击则可能造成多种现象: 第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫 第二种是隐藏在内的微小裂缝
第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份,或陶瓷/端接界面的下部开始,并随温度的转变,或于组装进行时,顺着扭曲而蔓延开来(见图4)。 第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝,两者的 区别只是后者所受的张力较小,而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂 明显,一般可以在金相中测出,第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。 (2)扭曲破裂失效 此种不良的可能性很多:按大类及表现可以分为两种: 第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效 当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时,取放的定中爪因为磨损、对位不准确,倾斜等造成的。由定中爪集中起来的压力,会造成很大的压力 或切断率,继而形成破裂点。
这些破裂现象一般为可见的表面裂缝,或2至3个电极间的内部破裂;表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。 真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。 另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。 第二种、SMT之后生产阶段导致的破裂失效 电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时,若焊锡组件受到扭曲或在焊锡过程后把电路板拉直,都有可能造成‘扭曲破裂’这类的损坏。 在机械力作用下板材弯曲变形时,陶瓷的活动范围受端位及焊点限制,破裂就会在陶瓷的端接界面处形成,这种破裂会从形成的位置开始,从45°角向端接蔓延开来。
附录B多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题
多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题 季海潮 2009.12.14 内外电极是多层瓷介电容器的重要组成部分。内电极主要是用来贮存电荷,其有效面积的大小和电极层的连续性与材料特性是影响电容的质量。外电极主要是将相互平行的各层内电极并联,并使之与外围线路相连接的作用。片式电容器的外电极就是芯片端头。 用来制造内外电极的材料一般都是金属材料。 1 内电极材料 1.1 内电极种类 片式电容的内电极是通过印刷而成。因此,内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在,故叫内电极浆料。由于片式多层瓷介电容器采用(钛酸钡)系列陶瓷作介质,此系列陶瓷材料一般都在950℃~1300℃左右烧成;故BaTiO 3 内电极也一般选用高熔点的贵金属Pt(铂)、Pd(钯)、Au(金)等材料(金屬的熔点详见表1),要求能够在1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。表1 几种金属的熔点 目前,常用的浆料有Ni(镍)、Ag/Pd(钯银合金)、纯Pd(钯)的浆料,Ag/Pd、纯Pd 均为贵重金属材料,价格昂贵。纯Ag(银)的内电极因烧结温度偏低,制造的产品可靠性相对较差,因此现在一般很少使用。针对银的低熔点和高温不稳定性,一般用金属Pd 和Ag的合金来提高内电极的熔点和用Pd?来抑制Ag的流动性。目前常用的内浆中Pd与Ag的比例有3/7,6/4,7/3(注:式中分子为金属Pd,分母为金属Ag),纯Pd的内电极因价格昂贵也很少使用。其中含Pd愈高,多层瓷介电容器质量愈稳定,长期以来各国航天型号使用的多层瓷介电容器的内浆
Pd与Ag的比例一般为3/7。 对于片式多层瓷介电容器而言,其内电极成本占到电容器的30%~80%,从而采用廉价的贱金属作为内电极,是降低独石电容器成本的有效措施,同时满足了当今日益苛刻的环保要求。因此,在日本和其他一些国家,早在60年代开始研制开发以贱金属(镍、铜)为内外电极的电子浆料。目前用Ni作内电极,Cu作外电极的工艺已趋于成熟。这样,高烧且用贱金属可降低成本,使得镍内电极片式电容器目前在世界上具有很强的竞争力,并在工业和民用产品上逐步得到应用。日本已将Ni电极产品投入到大生产中,并已投放市场,并有温度补偿独石电容器是用Cu作内电极的批量生产。 1.2 镍内电极特点 1.2.1 镍内电极优点 金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属,?而具有较好的高温性能,其作为电极的特点: a) Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag?和Pd/Ag都小。 b) 机械强度高。 c) 电极的浸润性和耐焊接热性能好。 d) 介质层厚薄。 e) 价格低廉,俗称贱金属。 多层瓷介电容器采用内镍电极,与相同规格(容量、直流工作电压)的钯银内电极相比较,其外形尺寸可以大为缩小,故有了薄介质、高层数、小体积、大容量多层瓷介电容器产品及被广泛应用。 1.2.2 镍内电极弱点 a) 镍在高温下易氧化成氧化亚镍,从而不能保证内电极层的质量。因此,它必须在还原气氛中烧成。但与之相反,含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结,则Ti4+将被还原成低 含钛陶瓷的介电性价的离子而使陶瓷的绝缘下降。因此,要使Ni电极的质量和BaTiO 3 能同时得到保证的话,对共烧技术(采用N 气氛保护烧结)、设备技术提出了很高的要求, 2 当设备和操作发生不被撑控的或觉察的偏差,导致产品质量或可靠性发生下降,在后续生产和质量控制中很难百分百的被剔除。
陶瓷电容MLCC漏电失效分析
MLCC漏电失效分析 1. 案例背景 客户端在老化实验测试阶段发现MLCC出现漏电失效,其不良比率不详,该MLCC焊接工艺为回流焊接工艺。 2. 分析方法简述 通过外观检查OK样品与NG样品表面未见明显异常。 通过X射线透视检查,OK样品和NG样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。 将OK样品和NG样品分别切片,然后在金相显微镜下放大拍照观察MLCC内部结构,NG样品电容内 部存在镍瘤及热应力裂纹,而OK样品未见异常。 通过对样品剖面SEM/EDS分析, NG样品电容内部电极层不连续,存在明显镍瘤;其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹(EDS结果中C含量高达50%),此应为热应力裂纹,裂纹的存在直接导致电容性能异常;而OK样品电容内部电极层连续,陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤,电容性能良好。 3. 分析与讨论 失效模式分析: 多层陶瓷电容器(MLCC)本身的内在可靠性十分优良,可长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对可靠性产生严重的影响。陶瓷多层电容器(MLCC)失效的原因一般分为外部因素和内在因素。内在因素包括: 陶瓷介质内空洞、介质层分层;外部因素包括:热应力裂纹及机械应力裂纹。 1)陶瓷介质内的孔洞 所谓的陶瓷介质内的孔洞是指在相邻电极间的介质层中存在较大的孔洞,这些孔洞由于内部可能含有水汽或离子,在端电极间施加电压时,降低此处的耐压强度,导致此处发生过电击穿现象。 2)介质层分层 多层陶瓷电容的烧结为多层材料堆叠共烧,烧结温度在1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。值得一提的是,某些分层还可能导致陶瓷介质内部产生裂纹,或在介质层内出现断续的电极颗粒等,这些都与电容器的生产工艺有关。分层的直接影响是绝缘电阻降低,电容量减小。 3)热应力裂纹 实际使用中各种温度冲击往往容易产生热应力,热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷靠近端电极的两侧,常见的表现形式为贯穿瓷体的裂纹,有的裂纹与内电极呈现90°。需要强调的是,这些
片式多层陶瓷电容器MLCC
片式多层陶瓷电容器MLCC 多层陶瓷电容器MLCC是英文字母Multi-Layer Ceramic Capacitor的首写字母。在英文表达中又有Chip Monolithic Ceramic Capacitor。两种表达都是以此类电容器外形和内部结构特点进行,也就是内部多层、整体独石(单独细小的石头)的结构,独石电容包括多层陶瓷电容器、圆片陶瓷电容器等,由于元件小型化、贴片化的飞速发展,常规圆片陶瓷电容器逐步被多层陶瓷电容器取代,人们把多层陶瓷电容器简称为独石电容或贴片电容。 片式多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor 简称MLCC)是电子整机中主要的被动贴片元件之一,它诞生于上世纪60年代,最先由美国公司研制成功,后来在日本公司(如村田Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化,至今依然在全球MLCC领域保持优势,主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。 (片式多层陶瓷电容器,独石电容,片式电容,贴片电容) MLCC —简称片式电容器,是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。 MLCC除有电容器“隔直通交”的通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。?随着世界电子行业的飞速发展,作为电子行业的基础元件,片式电容器也以惊人的速度向前发展,?每年以10%~15%的速度递增。目前,世界片式电容的需求量在2000亿支以上,70%出自日本(如MLCC大厂村田muRata),其次是欧美和东南亚(含中国)。随着片容产品可靠性和集成度的提高,其使用的范围越来越广,?广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备。如电脑、电话、程控交换机、精密的测试仪器、雷达通信等。 简单的平行板电容器的基本结构是由一个绝缘的中间介质层加外两个导电的金属电极,基本结构如下: 下图-(片式多层陶瓷电容器,独石电容,片式电容,贴片电容) MLCC实物结构图
(整理)陶瓷电容失效分析
多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3,多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结 Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn 发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品。 根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1、COG、 X7R、 Z5U 等。根据MLCC的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等。 MLCC 的常见失效模式 多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对其可靠性产生严重影响。 陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素 内在因素主要有以下几种: 1.陶瓷介质内空洞 (Voids) 导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。 2.烧结裂纹 (firing crack) 烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。 3.分层 (delamination) 多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。 外部因素主要为: 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺
多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺 多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3,多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品。 根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。根据MLCC 的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等。 MLCC 的常见失效模式 多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对其可靠性产生严重影响。 陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素 内在因素主要有以下几种: 1.陶瓷介质内空洞(Voids) 导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。 2.烧结裂纹(firing crack) 烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。 3.分层(delamination) 多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。 外部因素主要为: 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
电容阻值降低、漏电失效分析
电容阻值降低、漏电失效分析 2014-08-02 摘要: 本文通过无损分析、电性能测试、结构分析和成分分析,得出导致电容阻值下降、电容漏电是多方面原因共同作用的结果:(1)MLCC本身内部存在介质空洞(2)端电极与介质结合处存在机械应力裂纹(3)电容外表面存在破损。 1.案例背景 MLCC电容在使用过程中出现阻值降低、漏电失效现象。 2.分析方法简述 透视检查NG及OK样品均未见裂纹、孔洞等明显异常。 图1.样品X射线透视典型照片
从PCBA外观来看,组装之后的电容均未受到严重污染,但NG样品所受污染程度比OK样品严重,说明电容表面的污染可能是引起电容失效的潜在原因。EDS能谱分析可知,污染物主要为助焊剂与焊锡的混合物,金属锡所占的比例约为16(wt.)%。从电容外观来看,所有样品表面均未见明显异常,如裂纹等。 图2.电容典型外观照片 利用数字万用表分别测试NG电容和OK电容的电阻,并将部分失效样品机械分离、清洗后测试其电阻,对电容进行失效验证。电学性能测试表明,不存在PCB上两焊点间导电物质(污染物)引起失效的可能性,失效部位主要存在于电容内部。
对样品进行切片观察,OK样品和NG样品内部电极层均连续性较差,且电极层存在孔洞,虽然电极层孔洞的存在会影响电容电学性能,但不会造成电容阻值下降,故电极层孔洞不是电容漏电的原因。 对NG样品观察,发现陶瓷介质中存在孔洞,且部分孔洞贯穿多层电极,孔洞内部可能存在水汽或者离子(外来污染),极易导致漏电,而漏电又会导致器件内局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性从而导致漏电的增加,形成恶性循环;左下角端电极与陶瓷介质结合处存在机械应力裂纹,可导电的污染物可夹杂于裂纹中,导致陶瓷介质的介电能力下降而发生漏电,使绝缘阻值下降,此外裂纹内空气中的电场强度较周边高,而其击穿电场强度却远比周边绝缘介质低,从而电容器在后续工作中易被击穿,造成漏电;除此之外,电容表面绝缘层存在严重破损,裂纹已延伸至内电极,加之表面污染物的存在,在恶劣潮湿环境下就会与端电极导通,形成漏电。 对比失效样品,OK样品电容内部结构成分一致,内电极为Ni电极,电极层连续性较差,且存在较多细小孔洞。但并未发现贯穿相邻电极的孔洞和机械应力裂纹的存在,电容表面破损程度亦较低,故不存在漏电现象。
多层片式陶瓷电容器..
多层片式陶瓷电容器 执行标准 总规范:GB/T2693-2001《电子设备用固定电容器第1部分:总规范》 分规范:GB/T9324-1996《电子设备用固定电容器第10部分:分规范》GB/T9325-1996《电子设备用固定电容器第10部分:空白详细规范》 分类介绍 a、电解质种类 容量温度特性是选用电介质种类的一个重要依据。 NPO(CG):I类电介质,电气性能最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变;属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用于对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频的电路。 产品应用:振荡器、混频器、中频/高频/甚高频/超高频放大器、低噪声放大器、时间电路、高频滤波电路、高频耦合。 X7R(2X1):II类电介质,电气性能较稳定,随温度、电压、时间的改变,其特有性能变化并不显著,属稳定型电容材料类型,适用于隔离、耦合、旁路、滤波电路及可靠性要求较高的中高频电路。 产品应用:电源(滤波、旁路)电路、时间电路、储能电路、中频/低频放大器(隔直、耦合、阻抗匹配),高频开关电源(S.P.S)、DC/DC变换器、滤波、旁路电路、隔直、阻抗匹配电路。 Y5V(2F4):III类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容比较大的、标称容量较高的大容量电容产品;由于其特有的电介质性能,因而能造出容量比NPO更大的电容器。属低频通用型电容材料类型,由于成本较低,广泛用于对容量、损耗要求偏低的电路。 产品应用:电源滤波电路、隔直、阻抗匹配电路。 b、电容量与偏差 电容量与偏差的选择取决于电路的要求,特别提示,在相同尺寸和容量规格下,偏差较大的电容器的价格相对便宜。 c、电压 额定电压的选择也取决于电路本身的要求,电容的耐压虽然在设计时已有一定的安全系数,但电容器额定电压的选择仍须高于实际工作电压。 d、片状电容器的端头电极:片状电容器端头电极的选择至关重要! 全银端头:生产工艺简单、成本较低,耐焊性较差、端头物理强度也低,焊接时温度要适当,焊接速度要快,否则会出现银锡熔融现象而损坏端头。 钯全银端头:针对全银的缺点而改进,其耐焊性能、端头强度均获改善,但可焊性随存放时间而改变。 三层电镀端头:(银、镍、锡)耐焊性性能优越,端头物理强度高,可焊性好。适用于自动贴片机焊接、波峰焊接、再流焊接及手工焊接等诸多焊接工艺,符合SMT操作条件。
电容失效模式和机理
电容的失效模式和失效机理 电容器的常见失效模式有: ――击穿短路;致命失效 ――开路;致命失效 ――电参数变化(包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上升等;部分功能失效 ――漏液;部分功能失效 ――引线腐蚀或断裂;致命失效 ――绝缘子破裂;致命失效 ――绝缘子表面飞弧;部分功能失效 引起电容器失效的原因是多种多样的。各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同,失效机理也各不一样。 各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下。 3.1失效模式的失效机理 3.1.1 引起电容器击穿的主要失效机理 ①电介质材料有疵点或缺陷,或含有导电杂质或导电粒子; ②电介质的电老化与热老化; ③电介质内部的电化学反应; ④银离子迁移; ⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤; ⑥电介质分子结构改变; ⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧;
⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路。 3.1.2 引起电容器开路的主要失效机理 ①引线部位发生“自愈“,使电极与引出线绝缘; ②引出线与电极接触表面氧化,造成低电平开路; ③引出线与电极接触不良; ④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂; ⑤液体电解质干涸或冻结; ⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。 3.1.3 引起电容器电参数恶化的主要失效机理 ①受潮或表面污染; ②银离子迁移; ③自愈效应; ④电介质电老化与热老化; ⑤工作电解液挥发和变稠; ⑥电极腐蚀; ⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀; ⑧杂质与有害离子的作用; ⑨引出线和电极的接触电阻增大。 3.1.4 引起电容器漏液的主要原因 ①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压上升; ②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳; ③绝缘子与外壳或引线焊接不佳;
陶瓷电容失效率计算
Doc. No : MT-FRR8_E Failure rate of Monolithic Ceramic Capacitors QA section, M.L.C.Group FUKUI MURATA MFG, CO.,LTD 1. Basic standards Test of failure rate shall be performed in accordance with MIL-STD-690, MIL-C-39014, MIL-HDBK-217, and JIS-C-5003. 2. Failure mode Failure modes are Open, Short, and other electrical items which are critical defects for Monolithic Ceramic Capacitors. 3. Calculation of failure rate 3-1. Confidence level Failure rate is calculated in the confidence level 60%. 3-2. Formula of failure rate FR = ( r/T ) x K x 109 ( Fit ) FR : Failure rate ( Fit= 0.0001%/1000 hours ) r : Number of accumulated failures ( r x K=0.917, if r=0 ) T : Accumulated component hours K : Coefficient of confidence level 60% ( Please refer to table 1)