要闻乃棠检测分析实验室——MLCC 电容漏电失效分析

xubin · 发表于 2023-7-21 17:21:16

　　MLCC 漏电失效分析

　　乃棠检测失效分析实验室

　　通过 X 射线透视检查、MLCC 外观、MLCC 内部结构分析及 SEM/EDS 检查，认为造成 MLCC 漏电失效的原因为，电容本身质量问题，MLCC 内部存在镍瘤，镍瘤的存在使热应力裂纹的萌生产生了可能。并联电容器https://www.ckkbdq.com/库克库伯电气(上海)有限公司30余年专注无功补偿及谐波治理等电能质量问题。在电力电容器,滤波电容器,自愈式电力电容器,滤波电抗器等产品上有专业的技术和优质的客户服务。

　　1. 案例背景

　　客户在老化实验测试阶段发现 MLCC 出现漏电失效，其不良比率不详，该 MLCC 焊接工艺为回流焊接工艺。

　　2. 分析方法简述

　　通过外观检查 OK 样品与 NG 样品表面未见明显异常。

　　通过 X 射线透视检查，OK 样品和 NG 样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。

　　将 OK 样品和 NG 样品分别切片，然后在金相显微镜下放大拍照观察 MLCC 内部结构，NG 样品电容内部存在镍瘤及热应力裂纹，而 OK 样品未见异常。

　　乃棠检测机构是一家从事电容元器件品质检验、鉴定、认证及失效分析服务的第三方实验室,网址：www.mlcclab.com

　　通过对样品剖面 SEM/EDS 分析， NG 样品电容内部电极层不连续，存在明显镍瘤；其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹，（EDS 结果中 C 含量高达 50%），此应为热应力裂纹裂纹的存在直接导致电容性能异常；而 OK 样品电容内部电极层连续陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤，电容性能良好。

　　3. 分析与讨论

　　失效模式分析：?多层陶瓷电容器（MLCC）本身的内在可靠性十分优良，可长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对可靠性产生严重的影响。陶瓷多层电容器失效的原因一般分为外部因素和内在因素。内在因素包括: 陶瓷介质内空洞、介质层分层；外部因素包括：热应力裂纹及机械应力裂纹。

　　1) 陶瓷介质内的孔洞

　　所谓的陶瓷介质内的孔洞是指在相邻电极间的介质层中存在较大的孔洞，这些孔洞由于内部可能含有水汽或离子，在端电极间施加电压时，降低此处的耐压强度，导致此处发生过电击穿现象。

　　2) 介质层分层

　　多层陶瓷电容的烧结为多层材料堆叠共烧烧结温度在 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。值得一提的是，某些分层还可能导致陶瓷介质内部产生裂纹，或在介质层内出现断续的电极颗粒等，这些都与电容器的生产工艺有关。分层的直接影响是绝缘电阻降低，电容量减小。

　　3) 热应力裂纹

　　实际使用中各种温度冲击往往容易产生热应力，热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷靠近端电极的两侧，常见的表现形式为贯穿瓷体的裂纹，有的裂纹与内电极呈现 90°。需要强调的是，这些裂纹产生后，不一定在现场就表现出实效，大多数是在使用一段时间后，水汽或离子进入裂纹内部，致使电容的绝缘电阻降低而导致电容失效。

　　4) 机械应力裂纹

　　多层陶瓷电容器（MLCC）的特点是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见的应力源有：工艺过程电路板流转操作；OK 样品电容内部结构流转过程中的人、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。该裂纹一般源于器件上下金属化端子,沿 45°向器件内部扩展,详见图 23。

　　案例失效分析与讨论

　　通过外观检查 OK 样品与 NG 样品表面均完好,未见裂纹、破损等异常。

　　通过 X-ray 透视检查,OK 样品和 NG 样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。

　　将 OK 样品和 NG 样品分别切片,然后在金相显微镜下放大拍照观察 MLCC 内部结构,NG 样品电容内部存在镍瘤及热应力裂纹,而 OK 样品未见异常。

　　通过对样品剖面 SEM/EDS 分析,NG 样品电容内部电极层不连续,存在明显镍瘤,其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹(EDS 结果中 C 含量高达 50%),此应为热应力裂纹,裂纹的存在直接导致电容性能异常;而 OK 样品电容内部电极层连续,陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤,电容性能良好。

　　? ? ?2018年10月乃棠检测（深圳）有限公司成立，之前主要服务于新永利电子做来料检测实验，结合自身广泛的市场经验和企业实际情况，于2022年3月对外开放！目前可以匹配并提供可选方案，通过我们的精选检测设备和信息咨询服务，解决客户端在元器件级别技术上的难点，抓好来料检测，保障元器件的品质。

　　4. 结论

　　综合测试分析可知,导致产品测试异常的原因为;NG 失效的根本原因在于电容本身质量问题,其内部存在镍瘤,镍瘤的存在使热应力裂纹的萌生产生了可能。

　　建议:对 MLCC 每批来料进行抽检做切片分析,观察其内部结构是否存在来料不良问题。