MLCC短路失效分析
多層陶瓷電容器(MLCC)是一種廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中的電容器,其失效模式多種多樣,其中短路是一種嚴重的失效形式。短路失效分析通常涉及多個方面,包括外部因素和內(nèi)部因素的檢查。
首先,外部因素可能包括焊接過程中的不當操作。例如,焊接溫度過高或焊接時間過長可能導(dǎo)致MLCC內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞,從而引發(fā)短路。此外,電路板上的機械應(yīng)力也可能導(dǎo)致MLCC損壞。例如,電路板的彎曲或扭曲可能對MLCC施加過大的力,導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)破裂,進而發(fā)生短路。
內(nèi)部因素則涉及MLCC的制造過程。介質(zhì)擊穿、內(nèi)部空洞、裂紋或分層等缺陷都可能導(dǎo)致短路。介質(zhì)擊穿可能是由于材料質(zhì)量問題或制造過程中的缺陷造成的,而內(nèi)部空洞和裂紋可能是由于燒結(jié)過程中的控制不當或陶瓷粉料內(nèi)的污染引起的。
為了進行失效分析,通常需要執(zhí)行一系列的檢測步驟。外觀檢查是初步分析的一部分,使用顯微鏡或超景深數(shù)碼顯微鏡檢查MLCC的外觀,尋找任何可見的裂紋或損壞。X射線檢查可以揭示MLCC內(nèi)部的裂紋或其他不可見的缺陷。進一步的分析可能包括切片分析,通過金相切片處理來觀察MLCC的截面,以確定裂紋的起源和傳播路徑。
在分析過程中,還需要注意MLCC的溫度特性和尺寸,因為不同尺寸的MLCC可能對熱沖擊有不同的敏感性。例如,大尺寸的MLCC可能更容易在焊接過程中產(chǎn)生不均勻的熱分布,從而導(dǎo)致短路。
總之,MLCC短路失效分析是一個復(fù)雜的過程,需要綜合考慮多種因素。通過仔細的檢查和分析,可以確定失效的原因,并采取相應(yīng)的預(yù)防措施,以提高MLCC的可靠性和延長其使用壽命。
MLCC短路失效分析案例分析
某陶瓷電容出現(xiàn)了短路現(xiàn)象,現(xiàn)需要分析其短路的原因。
一、MLCC短路測試分析
1.MLCC電容外觀檢查
外觀檢查NG電容,均可發(fā)現(xiàn)裂痕發(fā)生在焊接與PCB的接觸面。
NG 電容外觀圖片
2.MLCC電容電特性測試
檢查NG電容兩極之間的電阻為嚴重短路。
NG電容測試為14.6Ω
3.CT檢查MLCC電容
對NG電容做CT檢測,觀察NG電容內(nèi)部均有裂痕和空洞。
NG電容CT圖
4.MLCC電容切片分析
對NG電容做切片分析,觀察發(fā)現(xiàn)NG電容與PCB接觸面的角處均有明顯裂痕。在中部裂痕穿過內(nèi)電極區(qū)域有熔融短路異常。
NG 電容切片圖
NG電容深度切片圖
5.MLCC電容OK品模擬實驗
取OK電容做模擬過電壓測試,樣品擊穿電壓范圍在400V,OK電容過電壓擊穿點不在PCB焊接的底部接觸面上,也是頂部面上。
OK 電容擊穿電壓400V
OK電容擊穿后電阻測量為1.1Ω
OK 電容過電壓擊穿點放大圖
6.MLCC電容對模擬過壓實驗NG品做切片分析
OK電容過電壓擊穿造成短路表現(xiàn)為電容內(nèi)部層間平行開裂,表面陶瓷環(huán)狀崩裂。四個角處均無裂痕。與上述NG電容短路不良品有明顯不同。
OK電容過壓擊穿后內(nèi)部圖
二、MLCC電容失效分析結(jié)論
綜上所述,NG電容是因為在PCB裝配過程中受到來自PCB板的外部應(yīng)力,產(chǎn)生了內(nèi)部裂痕,絕緣阻抗和絕緣間距和絕緣性能變差,在外部溫濕度和電壓條件下產(chǎn)生短路擊穿失效。
三、MLCC電容失效分析建議
建議客戶檢查相關(guān)組裝流程,關(guān)注此類風(fēng)險評估和可靠性測試。
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