電容耐壓不良檢測
概述
通過對NG樣品、OK樣品進行了外觀光學檢查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模擬試驗分析，認為(wei) 造成陶瓷電容耐壓不良原因為(wei) 二次包封模塊固化過程中及固化後應力作用造成陶瓷-環氧界麵存在間隙，導致其耐壓水平降低。
1. 案例背景
陶瓷電容器客戶端耐壓不良。
2.分析方法
（1）通過對NG樣品、OK樣品進行了外觀光學檢查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模擬試驗後，發現NG樣品均存在明顯的陶瓷-環氧界麵脫殼，產(chan) 生了氣隙，此氣隙的存在會(hui) 嚴(yan) 重影響電容的耐壓水平。 從(cong) 測試結果，可以明顯看到在陶瓷-環氧分離界麵的裂縫位置存在明顯的碳化痕跡，且碳化嚴(yan) 重區域基本集中在邊緣封裝較薄區域，而OK樣品未見明顯陶瓷-環氧界麵脫殼分離現象。
（2）NG樣品與(yu) OK樣品結構成分一致，未見結構明顯異常。失效的樣品是將未封樣品經焊接組裝灌膠，高溫固化後組成單元模塊進行使用的。取樣品外封環氧樹脂進行玻璃轉化溫度測試，發現未封樣品的外封環氧樹脂玻璃轉化溫度較低，懷疑因為(wei) 灌膠的高溫超過了陶瓷電容的環氧樹脂封體(ti) 的玻璃轉化溫度，達到了其粘流態，導致陶瓷基體(ti) 和環氧界麵脫粘產(chan) 生氣隙。隨著環氧樹脂固化冷卻過程體(ti) 積收縮，產(chan) 生的內(nei) 應力以殘餘(yu) 應力的形式保留在包封層中，並作用於(yu) 陶瓷-環氧界麵，劣化界麵的粘結，此時的形變就很難恢複。然後在外部電場力（耐壓加電測試）的作用下，在間隙路徑上產(chan) 生了弱點擊穿。
3. 失效模式分析
（1）在電場作用下，陶瓷電容器的擊穿 破壞遵循弱點擊穿理論，而局部放電是產(chan) 生弱點破壞的根源。除因溫度冷熱變化產(chan) 生熱應力導致開裂外，對於(yu) 環氧包封型高壓陶瓷電容，無論是留邊型還是滿銀型電容都存在著電極邊緣電場集中和陶瓷-環氧的結合界麵等比較薄弱的環節。環氧包封陶瓷電容器由於(yu) 環氧樹脂固化冷卻過程體(ti) 積收縮，產(chan) 生的內(nei) 應力以殘餘(yu) 應力的形式保留在包封層中，並作用於(yu) 陶瓷-環氧界麵，劣化界麵的粘結。在電場作用下，組成高壓陶瓷電容瓷體(ti) 的鈣鈦礦型鈦酸鍶鐵類陶瓷（SPBT）會(hui) 發生電機械應力，產(chan) 生電致應變。當環氧包封層的殘餘(yu) 應力較大時，二者聯合作用極可能造成包封與(yu) 陶瓷體(ti) 之間脫殼，產(chan) 生氣隙，從(cong) 而降低電壓水平。
（2）介質內(nei) 空洞：導致空洞產(chan) 生的主要因素為(wei) 陶瓷粉料內(nei) 的有機或無機汙染、燒結過程控製不當等。空洞的產(chan) 生極易導致漏電，而漏電又導致器件內(nei) 局部發熱，進一步降低陶瓷介質的絕緣性能從(cong) 而導致漏電增加。該過程循環發生，不斷惡化，導致其耐壓水平降低。
（3）包封層環氧材料因素：一般包封層厚度越厚，包封層破壞所需的外力越高。在同樣電場力和殘餘(yu) 應力的作用下，陶瓷基體(ti) 和環氧界麵的脫粘產(chan) 生氣隙較為(wei) 困難。另外固化溫度的影響，隨著固化溫度的提高，高壓陶瓷電容的擊穿電壓會(hui) 越高，因為(wei) 高溫固化時可以較快並有效地減少殘餘(yu) 應力。隨著整體(ti) 模塊灌膠後固化的高溫持續，當達到或超過陶瓷電容器外包封層環氧樹脂的玻璃轉化溫度，達到了粘流態，陶瓷基體(ti) 和環氧界麵的脫粘產(chan) 生了氣隙，此時的形變就很難恢複，這種氣隙會(hui) 降低陶瓷電容的耐壓水平。
（4）機械應力裂紋：陶瓷體(ti) 本身屬於(yu) 脆性較高的材料，在產(chan) 生和流轉過程中較大的應力可能造成應力裂紋，導致耐壓降低。常見的應力源有：工藝過程電路板流轉操作；流轉過程中的人、設備、重力等因素；元件接插操作；電路測試；單板分割；電路板安裝；電路板定位鉚接；螺絲(si) 安裝等。