陶瓷电容失效分析

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多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。
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多层片状陶介电容器具体不良可分为:
1、热击失效
2、扭曲破裂失效
' X4 G% {4 Q3 L  B$ o3、原材失效三个大类
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+ q) N: y: ^  _; c: ?（１）热击失效模式：

. H, o& X3 e' v& T! ]! ~3 @热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同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时发生，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（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：

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第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫
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0 v( C1 e4 b+ W  r, C3 y2 s( g) [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（见图4）。
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) \1 u1 T$ x" n# q5 E第一种形如指甲狀或U-形的裂縫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，而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。
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（２）扭曲破裂失效
) K  `% ~# B" t; j7 \! z' E此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种：

- x' w: n% h1 t( }0 {1 s) R: U% F第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效
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9 v0 q* [- {: c' ?4 T/ F) L当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，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压力，会造成很大的压力或切断率，继而形成破裂点。
5 i% q! Y. f2 |) J: R+ O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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9 a6 W8 l9 b8 |真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片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。
% c" {! b% a& G  H2 O另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐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破裂失效

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/ `4 j8 U4 O; E" j& U! I电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时，若焊锡组件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。


/ p: S3 Z* V8 O% D4 W& \在机械力作用下板材弯曲变形时，陶瓷的活动范围受端位及焊点限制，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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（３）原材失效
多层陶瓷电容器通常具有2大类类足以损害产品可靠性的基本可见内部缺陷：
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4 L& ^/ N, Y. O8 x' B* f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，因而损害到组件的可靠性，详细说明如下：
1、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，使电极间是电介质层裂开，成为潜伏性的漏电危机；
+ N" e: m' w# C. W" z0 F+ D2、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，则它们应是由燃烧所引起；
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备注：原材失效类中第一种失效因平行电容内部层结构分离程度不易测出，第三种垂直结构金相则能保证测出
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! }, U7 c8 v5 t7 T) \结论：
由热击所造成的破裂会由表面蔓延至组件内部，而过大的机械性张力所引起的损害，则可由组件表面或内部形成，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。
% t; h0 O: G# p. F) G6 e4 d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。

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很少见的陶瓷电容资料，不错