陶瓷电容耐压不良失效分析
电容使用注意事项与失效解决方案
电容使用注意事项与失效解决方案一、电容使用注意事项电容作为一种常见的电子元件，广泛应用于各种电路中。
为了确保电容的正常工作和延长其使用寿命，以下是一些电容使用的注意事项：1. 选用合适的电容类型：根据电路要求选择合适的电容类型，如固体电解电容、铝电解电容、陶瓷电容等。
不同类型的电容具有不同的特性和适用范围，选择合适的电容类型可以提高电路的性能和稳定性。
2. 注意电容的额定电压：电容具有额定电压，超过额定电压会导致电容失效或损坏。
在设计电路时，应根据实际工作电压选择合适的电容额定电压，并保证电路工作电压不会超过电容的额定电压。
3. 控制电容的工作温度：电容的工作温度范围是其正常工作的关键因素。
超过电容的工作温度范围会导致电容性能下降甚至失效。
因此，在设计电路时应注意控制电容的工作温度，避免超过其额定温度范围。
4. 防止电容的振动和冲击：电容在工作过程中容易受到振动和冲击的影响。
长期受到振动和冲击会导致电容内部结构破坏，从而影响其性能和寿命。
因此，在安装和使用电容时应注意避免其受到过大的振动和冲击。
5. 避免电容的过电流：过电流是电容失效的常见原因之一。
在设计电路时，应合理控制电流大小，避免电容长时间承受过大的电流。
另外，在电路中可以添加过电流保护装置，以保护电容免受过电流的损害。
二、电容失效解决方案电容在使用过程中可能会出现各种故障和失效情况，下面是一些常见的电容失效情况及其解决方案：1. 电容泄漏：电容泄漏是指电容在工作过程中出现电流泄漏现象。
电容泄漏会导致电路性能下降或无法正常工作。
解决电容泄漏问题的方法是更换新的电容，并确保选用的电容具有较低的泄漏电流。
2. 电容短路：电容短路是指电容两极之间出现低阻抗路径，导致电流绕过电容。
电容短路会导致电路无法正常工作或电容损坏。
解决电容短路问题的方法是更换新的电容，并检查电路中是否存在其他故障导致电容短路。
3. 电容老化：电容在长时间使用后可能会出现老化现象，性能下降或无法正常工作。
高压陶瓷电容 质量 不好的原因
高压陶瓷电容质量不好的原因一、材料选择不当1.材料成分不合格高压陶瓷电容的主要材料是氧化锆、氧化二铝等，如果材料成分不合格，杂质含量较高，会影响电容的介电性能，导致电容质量不好。
2.材料处理不当如果在材料的选取、搅拌、成型、烧结等过程中出现处理不当的情况，也会导致高压陶瓷电容质量不好，因为材料处理不当会使电容内部存在气孔、裂纹等缺陷，降低了电容的绝缘性能和耐压能力。
二、工艺制造不规范3.成型工艺不严谨成型是高压陶瓷电容的关键工艺环节，如果成型工艺不严谨，可能造成电容外形尺寸不一致、表面粗糙等问题，影响了电容的使用性能和外观质量。
4.烧结工艺控制不当烧结是高压陶瓷电容的重要工艺环节，烧结工艺控制不当会导致瓷体致密度不够、晶粒长大不均匀等问题，影响电容的介电性能和绝缘能力。
三、工艺流程不完善5.生产工艺流程不完善如果生产工艺流程不完善，缺乏严格的工艺标准和检测手段，就很容易导致生产出的高压陶瓷电容质量不好，比如不能对电容的参数进行全面、准确的检测，就很容易出现性能不稳定、耐压能力不足等问题。
6.质量管理不到位如果生产中的质量管理不到位，可能导致原材料采购不严谨、生产线管理不规范、产品检测不全面等问题，进而导致高压陶瓷电容质量不好。
四、设备技术水平不过关7.设备技术不成熟高压陶瓷电容的生产设备对工艺精度和生产效率有很高的要求，如果设备技术不成熟，就会导致设备精度不够、生产效率低下、生产出的产品质量不稳定。
8.设备维护保养不得力如果生产设备的维护保养不得力，就会导致设备性能下降、精度减低，影响了高压陶瓷电容的生产质量。
影响高压陶瓷电容质量的原因有多种，包括材料选择不当、工艺制造不规范、工艺流程不完善、设备技术水平不过关等方面。
为了保证高压陶瓷电容的质量，生产企业需要加强原材料的选择和加工，规范生产工艺流程，加强质量管理，提升设备技术水平，保证产品的质量和稳定性。
在高压陶瓷电容质量不好的原因中，除了材料选择不当、工艺制造不规范、工艺流程不完善和设备技术水平不过关外，还有其他一些影响因素。
高压瓷介电容低电压失效分析及预防
高压瓷介电容低电压失效分析及预防摘要：在电路中，电容元件发挥的作用非常大。
因此，在实际应用期间，应该着力对电容器件的质量以及可靠性进行提高，保证整机的运行能更加稳定。
在电源设计中，高压瓷介电容器一直是重点内容故而，必须对高压瓷介电容低电压失效问题深入分析，找出成因，并在此基础上，科学制定预防办法，保证高压瓷介电容的使用能更加高效合理。
关键词：高压瓷介电容；低电压失效；预防引言高压瓷介电容器属于无源器的一种，在电力电子设备中的应用较为普遍。
在对高压瓷介电容器运用阶段，低电压失效问题比较常见，对装置整机的运行稳定性和可靠性影响很大。
因此，应该对这一现象合理分析，深入剖析成因，加大预防力度，确保装置在使用期间不会出现任何故障。
1、高压瓷介电容低电压失效分析1.1高压瓷介电容低电压失效基本信息某款开关电源在使用期间，输电压出现偏低问题，经过认真地检查之后发现，主要是在输出电压反馈回路中应用了CT81型瓷介电容，最终导致低电压失效问题发生。
并且，通过研究得知，失效分布较为集中。
1.2高压瓷介电容低电压失效原因分析通过对高压瓷介电容低电压失效的深入分析可知，导致这一问题出现的原因有很多，具体可以体现在以下几个方面。
（1）“人机料法环”环节分析。
针对本次研究的型号装置，整个生产线十分成熟，但在实际焊装阶段，因为电容焊装所处的位置比较高，所以对相邻元件焊接产生了较大影响。
同时，在焊接环节，针对电容引脚，出现被折弯的现象。
由于这一操作不在工艺文件规定的范围内，因此会对电容的机械结构产生极大影响。
在开展清洗工作期间，对有机溶剂进行了使用，加强对线路板的刷洗。
为了能提升烘干的效果，选择在恒温箱中将这一工作完成。
为确保不会对器件造成任何影响，需要对储存温度严格管控，必须在元件储存的温度范围内。
针对失效电容，部分应用的是国内比较知名的品牌，还有的部分采用的是普通品牌。
对于故障模块的其他部分，电路中的使用的电容型号相同[1]。
陶瓷电容失效模式和失效机理_概述说明以及解释
陶瓷电容失效模式和失效机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述陶瓷电容是一种常见且广泛应用于电子设备中的元件。
它具有体积小、重量轻、稳定性高、温度特性好等优点，因此在各个领域都有着广泛的应用。
然而，陶瓷电容在使用中也会出现失效现象，导致其功能无法正常发挥或完全失去功能。
了解陶瓷电容的失效模式和失效机理对于设计和维护电子设备至关重要。
1.2 文章结构本文将首先对陶瓷电容进行概念和应用领域的介绍，接着对其失效模式进行分类和定义，并简要介绍相关的失效机理。
随后，我们将分别详细探讨两种常见失效模式及其相关要点，并提供实际示例加以说明。
最后，本文将总结研究成果并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在提供一个系统且全面的概述，以帮助读者更好地了解陶瓷电容的失效模式和失效机理。
通过清晰地描述每种失效模式及其相关要点，并给出实例以加深理解，读者将能够发现并解决陶瓷电容在实际应用中可能出现的问题，并提供改进和优化的方向。
此外，本文也为未来相关研究提供了参考和展望。
以上是“1. 引言”部分的内容，希望对你的长文撰写有所帮助。
2. 陶瓷电容失效模式和失效机理概述2.1 陶瓷电容概念和应用领域陶瓷电容是一种广泛使用于电子产品中的passives 元件，其主要由导体和绝缘体构成。
导体常采用金属，例如银或钨，并具有可靠的电导性能。
绝缘体通常采用陶瓷材料，如硬陶瓷（多为氧化铁、氧化锰、二氧化硅等），以提供良好的介电性。
由于其优异的特性，陶瓷电容被广泛应用于各种电子设备中，包括通信设备、计算机及消费类电子产品等。
它们常用于储存与释放电能、稳定电流和阻抗匹配等功能。
2.2 失效模式分类和定义对于陶瓷电容而言，失效模式指元件在使用过程中可能出现的故障或损坏类型。
这些失效模式可以基于不同因素进行分类，如环境条件、操作方式和设计问题等。
常见的陶瓷电容失效模式包括但不限于以下几种：a) 短路：陶瓷电容内部存在导体间接触或导体与外壳产生直接短路现象。
陶瓷电容来料失效原因
陶瓷电容来料失效原因陶瓷电容是一种常见的电子元器件，用于储存和释放电荷。
然而，陶瓷电容也会出现失效的情况，导致其无法正常工作。
本文将探讨陶瓷电容失效的原因。
陶瓷电容可能因为电压过高而失效。
陶瓷电容具有一定的工作电压范围，超出这个范围，会导致电容器内部的电介质击穿，电容器失效。
因此，在使用陶瓷电容时，需要根据电路的需求选择合适的工作电压范围，以避免电容失效。
温度也是导致陶瓷电容失效的原因之一。
陶瓷电容的电介质材料对温度敏感，当温度超过一定范围时，电容器的电介质会发生物理或化学变化，导致电容器失效。
因此，需要在设计和使用电路时，考虑到陶瓷电容的工作温度范围，以确保其正常工作和寿命。
振动和机械应力也可能导致陶瓷电容失效。
陶瓷电容通常是通过焊接或固定在电路板上的，如果电容器在使用过程中遭受到强烈的振动或机械应力，可能会导致焊点断裂或电容器内部结构破坏，进而引起电容失效。
因此，在安装和使用过程中，需要注意保护陶瓷电容，避免其受到过大的振动和机械应力。
陶瓷电容还可能由于电容器本身的质量问题而失效。
在制造过程中，陶瓷电容可能存在一些制造缺陷，如气泡、裂纹等，这些缺陷可能导致电容器在使用过程中失效。
因此，在选购和使用陶瓷电容时，需要选择质量可靠的产品，并注意检查电容器表面是否有明显的缺陷。
陶瓷电容还可能由于电容器的老化而失效。
陶瓷电容在使用过程中，会受到电场的影响，导致电容器内部的电介质逐渐老化，电容值发生变化，甚至失效。
因此，在使用过程中，需要定期检测和更换老化的陶瓷电容，以确保电路的正常工作。
陶瓷电容失效的原因主要包括电压过高、温度过高、振动和机械应力、质量问题以及电容器老化等。
在设计和使用电路时，需要考虑到这些因素，选择合适的陶瓷电容，并注意保护和维护电容器，以确保电路的正常工作和寿命。
电容失效分析（详解干货）
电容失效分析（详解干货）【导读】电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。
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。
多层瓷介电容常见失效模式及机理
多层瓷介电容常见失效模式及机理多层瓷介电容器是一种常见的电子元件，广泛应用于电子设备中的电源滤波、信号耦合、阻隔和信号耦合等电路中。
然而，由于一些外部因素或者内部因素的影响，多层瓷介电容器可能会出现失效情况。
以下是多层瓷介电容器常见的失效模式及机理：1.电容值下降：多层瓷介电容器的电容值一般是在制造过程中通过氧化物的添加精确控制的。
然而，由于一些外部因素（如温度、湿度等）或内部因素（如电场应力、材料老化等）的影响，电容值可能会下降。
例如，当电容器暴露在高温环境下，氧化物可能会发生渐进性脱溶，导致电容值下降。
2.漏电流增加：多层瓷介电容器的漏电流也可能会增加。
漏电流是指在正常工作条件下，绝缘材料内部的电流。
漏电流的增加可能是由于绝缘材料的老化、微小裂纹的扩展、结构松散等造成的。
例如，当电容器在高温环境下长时间工作，绝缘材料可能会老化，导致漏电流增加。
3.短路：在一些极端情况下，多层瓷介电容器可能会发生短路。
短路可能是由于多层瓷介电容器的内部结构松散，导致不同电极之间的直接接触。
此外，如果电容器在电压过高的情况下工作，也可能导致短路。
4.温升：多层瓷介电容器在正常工作中会产生一定的热量，但是如果电容器的散热不良，温度可能会升高。
高温可能会导致电容器内部材料的老化，从而引发其他失效模式。
以上是多层瓷介电容器常见的失效模式及机理。
需要注意的是，不同的厂家可能有不同的设计和制造工艺，因此，失效模式和机理可能会有一定的差异。
此外，电容器的使用条件也会对失效模式和机理产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况评估多层瓷介电容器的失效风险，并采取必要的预防措施。
贴片陶瓷电容失效机理分析
多层贴片陶瓷电容（MLCC）失效机理分析一．MLCC的应用及发展方向MLCC，广泛用于消费、通讯、信息类电子整机设备中，主要起到滤波、隔直、耦合、振荡等作用。
随着电子信息产业不断的发展，电子设备向薄、小、轻、便携式发展，MLCC也逐步向小型化、大容量化、高频率方向发展，MLCC在我们的HID及高端平板电视里有着极为广阔的应用，片状电容是增长速度最快的无源电子元器件之一，具有广阔的发展前景。
二．MLCC的基本结构MLCC有三大部分组成：1. 陶瓷介质 2.内部电极 3.外部电极其中电极一般为Ag或AgPd(钯)，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。
三．MLCC的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。
内在因素主要包括以下三个方面： 1.陶瓷介质内空洞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。
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陶瓷电容耐压不良失效分析
美信检测失效分析实验室
摘要：
通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验分析，认为造成陶瓷电容耐压不良原因为二次包封模块固化过程中及固化后应力作用造成陶瓷-环氧界面存在间隙，导致其耐压水平降低。
关键词：
陶瓷电容电容耐压不良电容失效电容失效分析耐压失效分析
1. 案例背景
陶瓷电容器客户端耐压不良。
2.分析方法简述
（1）通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验后，发现NG样品均存在明显的陶瓷-环氧界面脱壳，产生了气隙，此气隙的存在会严重影响电容的耐压水平。
从测试结果，可以明显看到在陶瓷-环氧分离界面的裂缝位置存在明显的碳化痕迹，且碳化严重区域基本集中在边缘封装较薄区域，而OK样品未见明显陶瓷-环氧界面脱壳分离现象。
（2）NG样品与OK样品结构成分一致，未见结构明显异常。
失效的样品是将未封样品经焊接组装灌胶，高温固化后组成单元模块进行使用的。
取样品外封环氧树脂进行玻璃转化温度测试，发现未封样品的外封环氧树脂玻璃转化温度较低，怀疑因为灌胶的高温超过了陶瓷电容的环氧树脂封体的玻璃转化温度，达到了其粘流态，导致陶瓷基体和环氧界面脱粘产生气隙。
随着环氧树脂固化冷却过程体积收缩，产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中，并作用于陶瓷-环氧界面，劣化界面的粘结，此时的形变就很难恢复。
然后在外部电场力（耐压加电测试）的作用下，在间隙路径上产生了弱点击穿。
图1.样品外观典型外观
对委托方提供的样品进行金相切片，NG 样品环氧树脂封层和陶瓷基材分层明显，两电极间的裂缝通路上有碳化的痕迹，OK 样品未见异常。
图2. NG 样品金相切片照片（500X, 100X ）
图3. OK 样品金相切片照片（500X, 200X ） 样品切片后，对剖切面进行SEM/EDS 分析，NG 样品环氧树脂和陶瓷基材分层明显，且有明显的碳化痕迹 陶瓷基
外封树脂
电极
碳化严重区域
电极 外封树脂
陶瓷基
图4. 失效样品SEM照片（23X, 65X, 600X, 1000X）取未封OK样品外层环氧树脂材料若干，进行DSC热分析，检测其Tg温度点。
图5. 玻璃转化温度曲线
3. 失效模式分析
（1）在电场作用下，陶瓷电容器的击穿破坏遵循弱点击穿理论，而局部放电是产生弱点破坏的根源。
除因温度冷热变化产生热应力导致开裂外，对于环氧包封型高压陶瓷电容，无论是留边型还是满银型电容都存在着电极边缘电场集中和陶瓷-环氧的结合界面等比较薄弱的环节。
环氧包封陶瓷电容器由于环氧树脂固化冷却过程体积收缩，产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中，并作用于陶瓷-环氧界面，劣化界面的粘结。
在电场作用下，组成高压陶瓷电容瓷体的钙钛矿型钛酸锶铁类陶瓷（SPBT）会发生电机械应力，产生电致应变。
当环氧包封层的残余应力较大时，二者联合作用极可能造成包封与陶瓷体之间脱壳，产生气隙，从而降低电压水平。
（2）介质内空洞：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，导致其耐压水平降低。
（3）包封层环氧材料因素：一般包封层厚度越厚，包封层破坏所需的外力越高。
在同样电场力和残余应力的作用下，陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生气隙较为困难。
另外固化温度的影响，随着固化温度的提高，高压陶瓷电容的击穿电压会越高，因为高温固化时可以较快并有效地减少残余应力。
随着整体模块灌胶后固化的高温持续，当达到或超过陶瓷电容器外包封层环氧树脂的玻璃转化温度，达到了粘流态，陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生了气隙，此时的形变就很难恢复，这种气隙会降低陶瓷电容的耐压水平。
（4）机械应力裂纹：陶瓷体本身属于脆性较高的材料，在产生和流转过程中较大的应力可能造成应力裂纹，导致耐压降低。
常见的应力源有：工艺过程电路板流转操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；元件接插操作；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。
4.结论
综合以上测试分析可知，导致样品失效的原因为：
1).直接原因：陶瓷-环氧界面存在间隙，导致其耐压水平降低。
2).间接原因：a.二次包封模块固化过程中产生了环氧材料应力收缩，致使陶瓷-环氧界面劣化，形成了弱点放电的路径。
b.二次包封模块固化后，样品放置时间过短，其内部界面应力未完全释放出来，在陶瓷-环氧界面存在微裂纹，导致耐压水平降低。
作者简介：
MTT（美信检测）致力于提供材料及零部件品质检验、鉴定、认证及失效分析服务。