電容阻值降低及漏電檢測

概述

     本文通過無損分析、電性能測試、結構分析和成分分析，得出導致電容阻值下降、電容漏電是多方麵原因共同作用的結果：（1）MLCC本身內(nei) 部存在介質空洞（2）端電極與(yu) 介質結合處存在機械應力裂紋（3）電容外表麵存在破損。
1.案例背景
     MLCC電容在使用過程中出現阻值降低、漏電失效現象。
2.分析方法簡述
     透視檢查NG及OK樣品均未見裂紋、孔洞等明顯異常。

     從(cong) PCBA外觀來看，組裝之後的電容均未受到嚴(yan) 重汙染，但NG樣品所受汙染程度比OK樣品嚴(yan) 重，說明電容表麵的汙染可能是引起電容失效的潛在原因。EDS能譜分析可知，汙染物主要為(wei) 助焊劑與(yu) 焊錫的混合物，金屬錫所占的比例約為(wei) 16(wt.)%。從(cong) 電容外觀來看，所有樣品表麵均未見明顯異常，如裂紋等。

     利用數字萬(wan) 用表分別測試NG電容和OK電容的電阻，並將部分失效樣品機械分離、清洗後測試其電阻，對電容進行失效驗證。電學性能測試表明，不存在PCB上兩(liang) 焊點間導電物質（汙染物）引起失效的可能性，失效部位主要存在於(yu) 電容內(nei) 部。
     對樣品進行切片觀察，OK樣品和NG樣品內(nei) 部電極層均連續性較差，且電極層存在孔洞，雖然電極層孔洞的存在會(hui) 影響電容電學性能，但不會(hui) 造成電容阻值下降，故電極層孔洞不是電容漏電的原因。
     對NG樣品觀察，發現陶瓷介質中存在孔洞，且部分孔洞貫穿多層電極，孔洞內(nei) 部可能存在水汽或者離子（外來汙染），極易導致漏電，而漏電又會(hui) 導致器件內(nei) 局部發熱，進一步降低陶瓷介質的絕緣性從(cong) 而導致漏電的增加，形成惡性循環；左下角端電極與(yu) 陶瓷介質結合處存在機械應力裂紋，可導電的汙染物可夾雜於(yu) 裂紋中，導致陶瓷介質的介電能力下降而發生漏電，使絕緣阻值下降，此外裂紋內(nei) 空氣中的電場強度較周邊高，而其擊穿電場強度卻遠比周邊絕緣介質低，從(cong) 而電容器在後續工作中易被擊穿，造成漏電；除此之外，電容表麵絕緣層存在嚴(yan) 重破損，裂紋已延伸至內(nei) 電極，加之表麵汙染物的存在，在惡劣潮濕環境下就會(hui) 與(yu) 端電極導通，形成漏電。
     對比失效樣品，OK樣品電容內(nei) 部結構成分一致，內(nei) 電極為(wei) Ni電極，電極層連續性較差，且存在較多細小孔洞。但並未發現貫穿相鄰電極的孔洞和機械應力裂紋的存在，電容表麵破損程度亦較低，故不存在漏電現象。

3.分析與(yu) 討論

多層陶瓷電容器（MLCC）本身的內(nei) 在可靠性十分優(you) 良，可長時間穩定使用。但如果器件本身存在缺陷或在組裝過程中引入缺陷，則會(hui) 對可靠性產(chan) 生嚴(yan) 重的影響。陶瓷多層電容器（MLCC）失效的原因一般分為(wei) 外部因素和內(nei) 在因素。內(nei) 在因素包括: 陶瓷介質內(nei) 空洞、介質層分層；外部因素包括：熱應力裂紋及機械應力裂紋。

1)陶瓷介質內(nei) 的孔洞

    所謂的陶瓷介質內(nei) 的孔洞是指在相鄰電極間的介質層中存在較大的孔洞，這些孔洞由於(yu) 內(nei) 部可能含有水汽或離子，在端電極間施加電壓時，降低此處的耐壓強度，導致此處發生過電擊穿現象。

2)介質層分層

    多層陶瓷電容的燒結為(wei) 多層材料堆疊共燒，燒結溫度在1000℃以上。層間結合力不強，燒結過程中內(nei) 部汙染物揮發，燒結工藝控製不當都可能導致分層的發生。值得一提的是，某些分層還可能導致陶瓷介質內(nei) 部產(chan) 生裂紋，或在介質層內(nei) 出現斷續的電極顆粒等，這些都與(yu) 電容器的生產(chan) 工藝有關(guan) 。分層的直接影響是絕緣電阻降低，電容量減小。

3)熱應力裂紋

    實際