电容阻值降低、漏电失效分析

电容阻值降低、漏电失效分析

2021-08-02

摘要：

本文通过无损分析、电性能测试、构造分析和成分分析，得出导致电容阻值下降、

电容漏电是多方面原因共同作用的结果：〔1〕MLCC本身内部存在介质空洞〔2〕端电

极与介质结合处存在机械应力裂纹(3)电容外外表存在破损。

MLCC电容在使用过程中出现阻值降低、漏电失效现象。

透视检查NG及OK样品均未见裂纹、孔洞等明显异常。

从PCBA外观来看，组装之后的电容均未受到严重污染，但NG样品所受污染

程度比0K样品严重，说明电容外表的污染可能是引起电容失效的潜在原因。EDS能谱

分析可知，污染物主要为助焊剂与焊锡的混合物，金属锡所占的比例约为16(wt.)%o从

电容外观来看，所有样品外表均未见明显异常如裂纹等。

利用数字万用表分别测试NG电容和0K电容的电阻，并将局部失效样品机械

别离、清洗后测试其电阻，对电容进展失效验证。电学性能测试说明，不存在PCB上两

焊点间导电物质〔污染物〕引起失效的可能性，失效部位主要存在于电容内部。

对样品进展切片观察,0K样品和NG样品内部电极层均连续性较差，且电极层存在

孔洞，虽然电极层孔洞的存在会影响电容电学性能，但不会造成电容阻值下降，故电极

层孔洞不是电容漏电的原因。

对NG样品观察，发现陶徭介质中存在孔洞，且局部孔洞贯穿多层电极，孔洞内部可

能存在水汽或者离子〔外来污染〕，极易导致漏电，而漏电又会导致器件内局部发热，进

一步降低陶瓷介质的绝缘性从而导致漏电的增加，形成恶性循环；左下角端电极与陶瓷

介质结合处存在机械应力裂纹，可导电的污染物可夹杂于裂纹中，导致陶瓷介质的介电

能力下降而发生漏电，使绝缘阻值下降，此外裂纹内空气中的电场强度较周边高，而其

击穿电场强度却远比周边绝缘介质低，从而电容器在后续工作中易被击穿，造成漏电；

除此之外，电容外表绝缘层存在严重破损，裂纹已延伸至内电极，加之外表污染物的存

在，在恶劣潮湿环境下就会与端电极导通，形成漏电。

比照失效样品,0K样品电容内部构造成分一致，内电极为Ni电极，电极层连续性较

差，且存在较多细小孔洞。但并未发现贯穿相邻电极的孔洞和机械应力裂纹的存在，电

容外表破损程度亦较低，故不存在漏电现象。

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，那么会对可靠性产生严重的影响。陶瓷

多层电容器〔MLCQ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10000c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，不一定在现场就频出支效，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

拟差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都RJ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；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；电路板定位即接；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6。

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图6典经的板双曲引起的机械应力裂纹示意图

综合以上测试分析可知，导致电容阻值下降、电容漏电是多方面原因共同作用的结果,

主要来自于三方面：〔1〕MLCC本身内部存在介质空洞，这属于内在因素，是由生产

工艺所导致的；［2［端电极与介质