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陶瓷电容失效模式简介

    MLCC简介:

    MLCC即片式多层陶瓷电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三部分构成,其主要的失效形式为金属电极和陶瓷介质之间错层,电性表现为受外力(如轻轻弯曲板子或者用烙铁头碰一下)和温度冲击(如烙铁焊接)时电容时好时坏。

    MLCC具体不良可分为如下三种:

    1.热击失效

    2.机械应力失效

    3.原材失效


    热击失效模式:

    热击失效的原理是:在制造MLCC时,使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同的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处发生,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状或U形的裂缝

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    第二种是隐藏在内的微小裂缝

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    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,如下:

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    第一种形如指甲状或U形的裂缝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,从而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂明显,一般可以在金相中看出,第二种只有在发展到一定程度后金相才可看出来。


    机械应力失效模式:

    机械应力失效的可能性很多,按大类及表现可以分为两种:

    第一种情况:SMT阶段导致的机械应力失效

    当进行样品的取放尤其是SMT阶段样品取放时,取放的定中爪因为磨损、对位不准确,倾斜等造成的。由定

    中爪集中起来的应力,会造成很大的压力或切断力,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。

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    真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在样品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﹐裂缝会由样品中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能

    会蔓延至样品的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。

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    第二种:SMT之后生产阶段导致的机械应力失效

    电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时,若焊锡样品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,陶瓷基体的活动范围受端电极及焊点限制,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。

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    原材失效模式:


    MLCC的原材失效通常具有2大类足以损害产品可靠性的基本可见的内部缺陷:

    电极间失效及结合线破裂、燃烧破裂。

    这些缺陷都会造成电流过量,进而损害到样品的可靠性,详细说明如下:

    电极间失效及结合线破裂主要由陶瓷的高空隙,或电介质层与相对电极间存在的空隙引起,使电极间的电介质层裂开,成为潜在的漏电危机;

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    燃烧破裂的特性与电极垂直,且一般源自电极边缘或终端。假如显示出破裂是垂直的话,一般它们应是由燃烧所引起。


    结论:

    由热击所造成的破裂会由表面蔓延至器件内部,而过大的机械性张力所引起的损害,则可由器件表面或内部形成,这些破损均会以近乎45°角的方向蔓延,至于原材失效,则会带来与内部电极垂直或平行的破裂。另外:热击破裂一般由一个端接蔓延至另一个端接﹐由取放机造成的破裂﹐则在端接下面出现多个破裂点﹐而因电路板扭曲而造成的损坏﹐通常则只有一个破裂点。