電容|陶瓷電容失效模式及分析手段

多層片狀陶介電容器由陶瓷介質、端電極、金屬電極三種材料構成，失效形式為金屬電極和陶介之間層錯，電氣表現為受外力（如輕輕彎曲板子或用烙鐵頭碰一下）和溫度沖擊（如烙鐵焊接）時電容時好時壞。

多層片狀陶介電容器具體不良可分為:熱擊失效；扭曲破裂失效；原材失效三個大類

1、熱擊失效模式：

熱擊失效的原理是：在制造多層陶瓷電容時，使用各種兼容材料會導致內部出現張力的不同熱膨脹系數及導熱率。當溫度轉變率過大時就容易出現因熱擊而破裂的現象，這種破裂往往從結構最弱及機械結構最集中時發生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面處、產生最大機械張力的地方（一般在晶體最堅硬的四角），而熱擊則可能造成多種現象：

第一種是顯而易見的形如指甲狀或U-形的裂縫

第二種是隱藏在內的微小裂縫

第二種裂縫也會由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部開始，并隨溫度的轉變，或于組裝進行時，順著扭曲而蔓延開來（見圖4）。

第一種形如指甲狀或U-形的裂縫和第二種隱藏在內的微小裂縫，兩者的區別只是后者所受的張力較小，而引致的裂縫也較輕微。第一種引起的破裂明顯，一般可以在金相中測出，第二種只有在發展到一定程度后金相才可測。

2、扭曲破裂失效

此種不良的可能性很多：按大類及表現可以分為兩種：

第一種情況、SMT階段導致的破裂失效

當進行零件的取放尤其是SMT階段零件取放時，取放的定中爪因為磨損、對位不準確，傾斜等造成的。由定中爪集中起來的壓力，會造成很大的壓力或切斷率，繼而形成破裂點。

這些破裂現象一般為可見的表面裂縫，或2至3個電極間的內部破裂；表面破裂一般會沿著最強的壓力線及陶瓷位移的方向。

真空檢拾頭導致的損壞或破裂﹐一般會在芯片的表面形成一個圓形或半月形的壓痕面積﹐并帶有不圓滑的邊緣。此外﹐這個半月形或圓形的裂縫直經也和吸頭相吻合。

另一個由吸頭所造成的損環﹐因拉力而造成的破裂﹐裂縫會由組件中央的一邊伸展到另一邊﹐這些裂縫可能會蔓延至組件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能會令電容器的底部破損。

第二種、SMT之后生產階段導致的破裂失效

電路板切割﹑測試﹑背面組件和連接器安裝﹑及最后組裝時，若焊錫組件受到扭曲或在焊錫過程后把電路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’這類的損壞。

在機械力作用下板材彎曲變形時，陶瓷的活動范圍受端位及焊點限制，破裂就會在陶瓷的端接界面處形成，這種破裂會從形成的位置開始，從45°角向端接蔓延開來。

3、原材失效

多層陶瓷電容器通常具有2大類類足以損害產品可靠性的基本可見內部缺陷：電極間失效及結合線破裂、燃燒破裂。

這些缺陷都會造成電流過量，因而損害到組件的可靠性，詳細說明如下：

1、電極間失效及結合線破裂主要由陶瓷的高空隙，或電介質層與相對電極間存在的空隙引起，使電極間是電介質層裂開，成為潛伏性的漏電危機；

2、燃燒破裂的特性與電極垂直，且一般源自電極邊緣或終端。假如顯示出破裂是垂直的話，則它們應是由燃燒所引起；

備注：原材失效類中第一種失效因平行電容內部層結構分離程度不易測出，第三種垂直結構金相則能保證測出

結論：

由熱擊所造成的破裂會由表面蔓延至組件內部，而過大的機械性張力所引起的損害，則可由組件表面或內部形成，這些破損均會以近乎45°角的方向蔓延，至于原材失效，則會帶來與內部電極垂直或平行的破裂。

另外：熱擊破裂一般由一個端接蔓延至另一個端接﹐由取放機造成的破裂﹐則在端接下面出現多個破裂點﹐而因電路板扭曲而造成的損壞﹐通常則只有一個破裂點。

編輯：admin  最后修改時間：2017-07-26