MLCC电容常见失效模式与预防措施

那一抹笑失效分析 2022-05-17 11:07:11 947阅读 举报

Q:MLCC电容是什么结构的呢

A:多层陶瓷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)制成的电容。

MLCC电容特点:

机械强度:硬而脆,这是陶瓷材料的机械强度特点。

热脆性:MLCC内部应力很复杂,所以耐温度冲击的能力很有限。

Q:MLCC电容常见失效模式有哪些

A:

Q:怎么区分不同原因的缺陷呢?有什么预防措施呢?


组装缺陷


1、焊接锡量不当


图1 电容焊锡量示意图


图2 焊锡量过多造成电容开裂

当温度发生变化时,过量的焊锡在贴片电容上产生很高的张力,会使电容内部断裂或者电容器脱帽,裂纹一般发生在焊锡少的一侧;焊锡量过少会造成焊接强度不足,电容从PCB 板上脱离,造成开路故障。

2、墓碑效应

图3 墓碑效应示意图

在回流焊过程中,贴片元件两端电极受到焊锡融化后的表面张力不平衡会产生转动力矩,将元件一端拉偏形成虚焊,转动力矩较大时元件一端会被拉起,形成墓碑效应。

原因:本身两端电极尺寸差异较大;锡镀层不均匀;PCB板焊盘大小不等、有污物或水分、氧化以及焊盘有埋孔;锡膏粘度过高,锡粉氧化。                                                                    

措施:

①焊接之前对PCB板进行清洗烘干,去除表面污物及水分;

②进行焊前检查,确认左右焊盘尺寸相同;

③锡膏放置时间不能过长,焊接前需进行充分的搅拌。


本体缺陷—内在因素


1、陶瓷介质内空洞

图4 陶瓷介质空洞图

原因:

① 介质膜片表面吸附有杂质;

② 电极印刷过程中混入杂质;

③内电极浆料混有杂质或有机物的分散不均匀。

2、电极内部分层

图5 电极内部分层

原因:多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。瓷膜与内浆在排胶和烧结过程中的收缩率不同,在烧结成瓷过程中,芯片内部产生应力,使MLCC产生再分层。

预防措施:在MLCC的制作中,采用与瓷粉匹配更好的内浆,可以降低分层开裂的风险。

3、浆料堆积

图6 浆料堆积缺陷

原因:

① 内浆中的金属颗粒分散不均匀;

② 局部内电极印刷过厚;

③ 内电极浆料质量不佳。


本体缺陷—外在因素


1、机械应力裂纹



图7 MLCC受机械应力开裂示意图


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作者:那一抹笑
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