陶瓷电容失效分析资料.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3, 多层陶瓷结构通过高温烧结而成器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品 根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1COG X7R Z5U等根据MLCC的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等 MLCC 的常见失效模式 多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以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,则会对其可靠性产生严重影响 陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素 内在因素主要有以下几种: 1.陶瓷介质内空洞 (Voids) 导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂爆炸,甚至燃烧等严重后果 2.烧结裂纹 (firing crack) 烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿 3.分层 (delamination) 多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧烧结温度可以高达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分层和空洞裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷 外部因素主要为: 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因 2.机械应力裂纹(flex crack) 多层陶瓷电容器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应力源有:贴片对中,工艺过程中电路板操作;流转过程中的人设备重力等因素;通孔元器件插入;电路测试单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等该类裂纹一般起源于器件上下金属化端,沿45角向器件内部扩展该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷 MLCC器件的失效分析方法 扫描超声分析: 扫描超声方法是分析多层陶瓷电容器的最重要的无损检测方法可以十分有效地探测空洞分层和水平裂纹由于超声的分析原理主要是平面反射,因而对垂直裂纹如绝大多数的烧结裂纹垂直分量较大的弯曲裂纹的分辨能力不强同时一般多层陶瓷电容器的检测需要较高的超声频率图2为典型的空洞和分层的扫描超声检测结果 甲醇检漏法: 对于严重的分层或开裂,可以使用甲醇检漏法,即将失效器件浸入甲醇溶液中由于甲醇为极性分子,且具有很强的渗透力,因而可以通过毛细管作用渗透进入严重分层或开裂部位加电后产生很大的漏电流,从而可帮助诊断 金相剖面法: 金相剖面既是最经典,同时也是最有效的陶瓷电容器的失效分析方法其优点是通过剖面及相应的光学或扫描电子显微镜检测,可以得到失效部位的成分形貌等精细结构,从而帮助失效机理的分析但其缺点是制备比较复杂,对制备技术要求比较高,同时为破坏性检测手段图3-5 为金相剖面分析多层陶瓷电容器的失效的典型案例 多层陶瓷电容器的质量控制 多层陶瓷电容器的特点是在没有内在缺陷并且组装过程也未引入其它缺陷的前提下,可靠性优越但是如果存在缺陷,则无论是内在的还是外在的都可能对器件可靠性产生严重影响同时组装后的陶瓷电容器潜在缺陷很难通过无损在线检测等发现,因而多层陶瓷电容器的质量控制主要必须通过预防性措施解决常见预防措施包括: 1.对供应商进行认真选择对其产品进行定期抽样检测等 2.对组装工艺中所有可能导致热应力机械应力的操作进行认真的分析及有效的控制 考虑到多层陶瓷电容器的特点,对器件进行的检测可以主要包括: 1.结构分析: 即采用金相剖面手段抽检样品可以对器件产生的制造水平,内在缺陷等有一全面了解 2.扫描超声分析 : 可以十分有效地探测空洞分层水平裂纹等缺陷耐温度试验考察高温及温度冲击可能带来的器件开裂Ag/Pd层外露等缺陷弯曲试验: 按照相关标准将器件组装在规定的印刷电路板上,进行弯曲试验,以考察器件抗弯曲能力当然陶瓷电容器还有很多其它检测指标,可根据具体情况增加或减少检查项目,以达到用最低的成本达到最有效的控制 组装工艺中主要考察及控制项目: 1.回流或波峰焊温度曲线,一般器件工艺商都会提供相关的建议曲线通过组装良品率的积累和分析,可以得到优化的温度曲线 2.在组装工艺中印刷线路板操作和流转过程中特别是手工插件铆钉连接手工切割等工艺需要特别加以注意必要时甚至需要对产品设计进行修改,以最大限度地使多层陶瓷电容器避开在工艺过程中可能产生较大机械应力的区域 3.检查组装过程中的电检测 ICT工艺,必须注意尽量减小测试点机械接触所带来的机械应力 4.返修工艺中温度曲线的设置如使用烙铁返修,则焊头接触焊点的位置时间等都必须加以规范 多层陶瓷电容器的质量控制为一系统工程,首先必须对实际生产中的失效样品进行分析以确定失效的根本原因,在此基础上逐步提出改进措施并最终达到最优化的控制2.1 陶瓷电容规格日本国内以JIS标准为准JIS标准本身也是随着技术进步逐渐和国际标准IEC接轨的世界各国有各自的标准,稍有差异,美国为EIA标准,军工标准MIL,按照用途差异有不同的要求水准各国各自标准的存在与运用,实际上就是非关税贸易壁垒,WTO(世贸组织)/TBT协议现在要求实现国际标准的统一,电容器也不例外JIS标准中陶瓷电容相关标准见表4,这三个标准中,关于试验方法和测定方法都引用品种别标准JIS-C5101-1,所以日本陶瓷电容标准就是由这4项标准组成表4 JIS陶瓷电容标准JIS编号标准名对应IEC标准C5101-8瓷固定电容 种类160384 -8C5101-9瓷固定电容 种类260384 -9C5101-10片式瓷固定电容60384 -10表5 EIAJ陶瓷电容器标准种类特性静电容量许容偏差CC种类1温度补偿用CG(030ppm/)CH(060ppm/)CJ(0120ppm/)CK(250ppm/)SL(+3501000ppm/)F( 1%)J( 5%)K(10%)M(20%)Z(+80,-20%)CK种类2高介电率系不加电压 加1/2额定电压B(10% +10,-20%)R(15% +15,-40%)F(+30,-80% +30,-95%)随着最近积层陶瓷电容器的高容量化低额定电压化以及高耐压化的需求增加,诞生了许多上述JIS-C5101-10覆盖范围外的新产品,例如高容量品中的10V以下额定电压品种以及高耐压的200V以上额定电压品种现在,这些新品种的标准正由EIAJ(日本电子机械工业标准)进行起草表5是EIAJ标准分类表分类代号还根据形状尺寸特性等项目进行细分作为补充,EIAJ标准的来源是美国EIA标准2.2 陶瓷电容温度特性JIS标准中,如下表4将陶瓷电容分为种类1(温度补偿用陶瓷电容器)和种类2(高介电率型陶瓷电容器)按照形状分的话,陶瓷电容有圆盘状和片状,其中片状占到全部的80%以上陶瓷电容的一个重要特征是,可以按照需要制造满足特定温度特性要求的产品,因此,标准对温度特性进行了细分,EIA的静电容量和温度特性分类代号见表6和7,表中的例子X8R特性的意义是,从-55到150的范围内,静电容量的温度变化在15%以内表6 EIA 标准CLASS (种类1 温度补偿用)分类代号容量温度系数温度系数公差Ppm/代号倍数代号ppm/代号0.0C-10 30G1.0M-101 60H1.5P-1002 120J2.2R-10003 250K3.3S-100004 500L4.7T+15 1000M7.5U+106 2500N+1007+10008+100009表7 EIA 标准 CLASS (高介电率系)的分类代码低温侧温度记号高温侧温度记号最大容量変化率记号+10Z+45导入论坛 收藏 分享给好友 推荐到圈子 管理 举报 TAG: 精品文档励志美文美句摘抄 1不要放弃自己就是真正的坚强,虚心就是坚强,努力就是坚强,从头再来就是坚强,正直就是坚强,学会坚强之前要学会如何爱惜自己 2人生,就没有,永远的悲痛;也没有,永远的欢欣能使我们坚强的,往往不是顺境,而是逆境;能让我们醒悟的,往往不是高兴,而是伤心学会忍受,懂得艰辛,于曲折中前进 3人都说比天空和大地更远的距离是人与人的距离,因为人心里都会藏匿太多的猜忌和戒备,想要快乐就甩开生命中这些过于沉重,却又不必要的行李吧,生命中有爱就足够了试着给周围你所熟识的还有你还陌生的人一个真诚无惕的微笑吧,它可以触摸到他人的心灵,微笑是有感染力有连带性的,它会无声的渗透进每个易感的心灵,更会让更多的心灵为之感动,心中有爱就会快乐,就会让微笑发自心底,灿烂在脸上 4千万不要因为自己已经到了结婚年龄而草率结婚想结婚,就要找一个能和你心心相印相辅相携的伴侣不要因为放纵和游戏而恋爱,不要因为恋爱而影响工作和事业,更不要因一桩草率而失败的婚姻而使人生受阻感情用事往往会因小失大 5你要从现在开始,微笑着面对生活,不要抱怨生活给了你太多的磨难,不要抱怨生活中有太多的曲折,不要抱怨生活中存在的不公当你走过世间的繁华与喧嚣,阅尽世事,你会幡然明白:人生不会太圆满,再苦也要笑一笑! 6不要让灰色的乌云笼罩一辈子,生命中还有很多美好的不要让其遮盖,不要因为一片乌云毁了一切,人生中还有很多可以去把握 7每一个成功者的背后都有一个心路的旅程,雨中漫步你不会比别人先一步看到彩虹 8面对人生的烦恼与挫折,最重要的是摆正自己的心态,积极面对一切再苦再累,也要保持微笑笑一笑,你的人生会更美好! 9命运,不过是失败者无聊的自慰,不过是懦怯者的解嘲人们的前途只能靠自己的意志自己的努力来决定 10你或许无法改变身高和体形,但是可以改变你的态度我们每个人都有力量去培养和保持为我所用的积极态度,提高我们的人生质量,完成我们的人生目标态度是人生理想的昭示,而非既有成果的反映改变你的态度,就可以改变你的人生 11不要像玻璃那样脆弱有的人眼睛总盯着自己,所以长不高看不远;总是喜欢怨天尤人,也使别人无比厌烦没有苦中苦,哪来甜中甜?不要像玻璃那样脆弱,而应像水晶一样透明,太阳一样辉煌,腊梅一样坚强既然睁开眼睛享受风的清凉,就不要埋怨风中细小的沙粒 12常言道,失败是成功之母,而我却认为,失败是一种解脱和潇洒,也是一种“得”人生中,有成功有失败,成功是鲜花,失败同样也精彩 13该来的会来,该走的会走,有时候离开并不意味着结束,而是另一种开始 14人生,无非只有三天,昨天,今天,明天昨天很长,说不清有多少天,但不管有多少天,不管是受到挫折,还是取得辉煌,都只能代表过去,昨天你失败了,将来可能会成功,昨天你辉煌了,将来你可能会萎靡不振,只有把过去的挫折和辉煌都变成今天的基石,才能登上美好的明天 15每个人都有每个人的做法,每个人都有每个人的想法,别人做什么,想什么,我们无法掌握,也无法控制我们能做的,就是做好自己,管好自己,凭自己的本身,靠自己的良心,踏踏实实地做事,老老实地做人,即使遭遇不公,遭遇不平,也能想开,懂得包容,学会用宽容的心怀,善良的言行,对待身边所有的人生活中的许多磨难,让我们理解了人情,理解了这个社会能给你的所有尊重,于艰难中,懂得了承受,懂得了坚定,慢慢挺起自己的灵魂 16老师告诉她,用心去观察研究昆虫和花草,渐渐地就会发现,动植物的世界是一个多么神奇有趣的世界 17老师给我们讲了个有趣的故事 18你说的这个问题本身就很有趣 19世界是神奇的,让我们不断着探索周围发生的有趣的现象 20他每天都坚持读一篇有趣的故事 21他真是个有趣的人 22天文馆里的宇宙空间,充满了神奇有趣的色彩 23我看一本有趣的漫画书,笑得我肚子都疼了 24星期三,学校举行了一次有趣的文艺演出,让我回味无穷,永远留在我的脑海里 25学生选择自己喜欢的动物和反映的主题编写有趣的故事 26要是法布尔先生不这样写的话,我完全可以认定这是一本普通的记叙文,一本枯燥无味的记叙文(A good sentence )没有创意,没有什么特别的地方以及引人注目的地方可他运用了,这样就像把我也一起带进了这个神秘有趣的昆虫王国,自己也是一只顽固可爱的小昆虫,就像在看动画片小人书一样的有趣好玩把我吸进了这个似人却非人的王国 27有趣的文艺演出在我们的掌声