馈通滤波器分析

1、厂馈通滤波器类产品失效分析总结目录1陶瓷电容基础知识11.1电容器陶瓷分类11.1.1高频高介电容器瓷21.1.2强介铁电陶瓷（二类瓷）41.2电容器陶瓷微观结构71.3介质损耗81.3.1基本概念81.3.2损耗的形式81.3.3陶瓷材料的损耗91.3.4陶瓷电容器的损耗101.3.5造成电容器损耗的各组成电阻111.4绝缘电阻（）122馈通滤波器失效分析122.1常见失效模式及机理122.1.1引起电容器失效的主要失效机理132.2馈通滤波器失效机理分析132.2.1造成滤波器介质开裂的主要机理132.2.2内电极缺陷172.2.3银离子迁移182.2.4潮湿对电参数恶化的影响193蛟龙工

2、厂馈通滤波器类产品失效汇总211 陶瓷电容基础知识1.1 电容器陶瓷分类电容器瓷高频（类瓷）tg小低频（类瓷）高，较大的tg半导体（类瓷）低介(10）装置瓷（如Al2O3）中介（=1250）高介（=6020000）l 类瓷是电容量随温度变化稳定度高的电容器瓷，主要用于高频谐振回路中。类瓷主要以钛、锆、锡的化合物及固溶体为主晶相。（主要用于：高频热稳定电容器瓷，高频热补偿电容器瓷）l 类瓷以高介电常数为特征，为具有钙钛矿型结构的强介铁电瓷料，如BaTiO3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3。（主要用于：低频高介电容器瓷）l 类瓷：半导体陶瓷 1.1.1 高频高介电容器瓷按主晶相分铌铋锌系：ZnO

3、Bi2O3-Nb2O5锆酸盐瓷：CaZrO3锡酸盐瓷：CaSnO3、 SrSnO3钛酸盐瓷：CaTiO3、SrTiO3、MgTiO3金红石瓷：TiO2按值分（温度每变化1时介电系数的相对变化率）0：TiO2、CaTiO3、SrTiO30： MgTiO3、CaSnO3、Sr SnO3、CaZrO30： BaO4 TiO2 1.1.1.1 电介质的极化在平行板电容器中，若在两板间插入固体电介质，则在外加电场作用下，固体介质中原来彼此中和的正、负电荷产生位移，形成电矩，使介质表面出现束缚电荷，极板上电荷增多，造成电容量增大。平行板电容器在真空中的电容量为：极板间插入固体电介质后，电容量为：式中：d为

4、平板间距(m)；A为面积(m2)，V为平板上电压(V)，为相对介电常数，为介电材料的电容率，或称介电常数(dielectric constant)(单位为F/m)。放在平板电容器中增加电容的材料称为介电材料。显然它属于电介质。电介质（dielectrics）就是指在电场作用下能建立极化的物质。如上所述，在真空平板电容间嵌入一块电介质，当加上外电场时，则在正极板附近的介质表面上感应出负电荷，负极板附近的介质表面感应出正电荷。这种感应出的表面电荷称为感应电荷，亦称束缚电荷，如下图所示。电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象称为电介质的极化（polarize）。正是这种极化的结果，使电容器增加电荷的存

5、储能力。偶极子(a)真空平板电容器 (b)平板电容器中的束缚电荷平板电容器中介电材料的极化极化强度：介电常数：高频高介电容器中电介质（离子晶体）的极化主要是电子位移极化和离子位移极化。1.1.1.2 产生高介电系数的原因l 金红石型和钙钛矿型结构的陶瓷具有特殊的结构，离子位移极化后，产生强大的局部内电场，并进一步产生强烈的离子位移极化和电子位移极化，使得作用在离子上的内电场得到显著加强，故大。l 钛酸锶铋也是利用SrTiO3钙钛矿型结构的内电场，而加入钛酸铋等，使之产生锶离子空位，产生离子松弛极化，从而使增大。1.1.2 强介铁电陶瓷（二类瓷）低频高介电容器瓷属类瓷，是强介铁电陶瓷，一般是指具

6、有自发极化特性的非线性陶瓷材料，其主要成份是钛酸钡（BaTiO3），其特点是介电系数特别高，一般数千，甚至上万；介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性关系。1.1.2 .1 BaTiO3陶瓷的晶体结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618。在此温度以下，1460以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。此时，六方晶系是稳定的。在1460130之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。在此结构中Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中（见右图）。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无

7、铁电性，也无压电性。 随着温度下降，晶体的对称性下降。当温度下降到120时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。在1205的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即001方向。钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。 当温度下降到5以下，在5-90温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线011方向。为了方便起见，通常采用单斜晶系的参数来描述正交晶系的单胞。这样处理的好处是使我们很容易地从单胞中看出自发极化的情况。钛酸钡从四方晶

8、系转变为正交晶系，其结构变化也不大。从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。 当温度继续下降到-90以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线111方向平行。钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。从晶胞来看，相当于原立方晶胞的一根体对角线伸长了，另一根体对角线缩短了。 综上所述，在整个温区(1618)，钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。在120（即居里点）以上，钛酸钡晶体呈现顺电性，在120以下呈现铁电性。1.1.2

9、 .2 BaTiO3陶瓷的自发极化自发极化是指晶体在没有外加电场作用时发生了极化并有偶极矩的现象。钛酸钡的自发极化主要与其特殊的晶体机构有关，钛酸钡在120摄氏度以上时为等轴晶系：晶胞常数：a=4.01A，氧离子的半径：1.32A，钛离子的半径： 0.64A，钛离子处于氧八面体中，两个氧离子间的空隙为：4.012 1.32= 1.37，钛离子的直径：2 0.64= 1.28，氧八面体空腔体积大于钛离子体积，给钛离子位移的余地。较高温度时，热振动能比较大，钛离子难于在偏离中心的某一个位置上固定下来，接近六个氧离子的几率相等，晶体保持高的对称性，自发极化为零。温度降低，钛离子平均热振动能降低，因热

10、涨落，热振动能特别低的离子占很大比例，其能量不足以克服氧离子电场作用，有可能向某一个氧离子靠近，在新平衡位置上固定下来，并使这一氧离子出现强烈极化，发生自发极化，使晶体顺着这个方向延长，晶胞发生轻微畸变，由立方变为四方晶体。 1.1.2 .3 钛酸钡陶瓷的铁电畴铁电体存在自发极化，自发极化方向相同的区域成为电畴。钛酸钡晶体是由无数钛酸钡晶胞组成的。当立方钛酸钡晶体冷却到居里点Tc时，将开始产生自发极化，并同时进行立方相向四方相的转变。在发生自发极化的时候，其中一部分相互临近的晶胞都沿着原来立方晶胞的某个晶轴产生自发极化，而另一部分相互临近的晶胞可能沿原立方晶胞的另一个晶轴产生自发极化。这样当钛

11、酸钡转变成四方相后，晶体就出现了沿不同方向自发极化的晶胞小单元，我们称之为电畴。也就是说，通过降低温度，晶体从顺电相转变为铁电相时，由于自发极化，引起表面静电相互作用变化，产生电畴结构。 电畴的类型、畴壁的取向，除了主要由晶体的结构对称性决定外，同时还要满足以下两个条件： 晶格形变的连续性：电畴形成的结果，使得沿畴壁而切割晶体所产生的两个表面上的晶格连续并相匹配。 自发极化分量的连续性：两相邻电畴的自发极化强度在垂直于畴壁方向上的分量相等。 因此，在四方钛酸钡单晶中，相邻电畴的自发极化方向只能相交成180或90，即只存在180畴和90畴。在单斜晶系钛酸钡中，由于自发极化沿原立方晶胞的面对角线，

12、因此除了180和90畴外，还存在60和120畴。而在三斜晶系钛酸钡中，除了存在180畴外，还存在60和109畴。电畴示意图1.2 电容器陶瓷微观结构 钛酸钡陶瓷烧结后表面SEM图 FH-CGL150（Mg-Zn-Ti基配方）烧结后表面SEM图 1100 1130 1150不同温度烧结制得的PMW-PNN-PT陶瓷断面SEM图1.3 介质损耗1.3.1 基本概念1、介质损耗 绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。2、介质损耗角 在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角)的余角()。 简称介损角。3、

13、介质损耗正切值tg 又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。介质损耗因数的定义如下:1.3.2 损耗的形式a）电导损耗：在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。气体的电导损耗很小，而液体、固体中的电导损耗则与它们的结构有关。非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质的介质损耗主要是电导损耗。而在极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质中，则主要由极化损耗和电导损耗组成。它们的介质损耗较大，并在一定温度和频率上出现峰值。电导损耗，实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电压下的电导损耗是很小的，与电导一样，是

14、随温度的增加而急剧增加的。b）极化损耗：只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子的极化损耗。它与温度有关，也与电场的频率有关。极化损耗与温度、电场频率有关。在某种温度或某种频率下，损耗都有最大值。c）游离损耗：气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放电引起的功率损耗称为游离损耗。电晕是在空气间隙中或固体绝缘体表面气体的局部放电现象。但这种放电现象不同于液、固体介质内部发生的局部放电。即局部放电是指液、固体绝缘间隙中，导体间的绝缘材料局部形成“桥路”的一种电气放电，这种局部放电可能与导体接触或不接触。这种损耗称为电晕损耗。1.3.3 陶瓷材料的损耗陶瓷材料的损耗主要是电导损耗、松弛质点的极化

15、损耗及结构损耗。此外，表面气孔吸附水分、油污及灰尘等造成表面电导也会引起较大的损耗。以结构紧密的离子晶体为主晶相的陶瓷材料，损耗主要来源于玻璃相。为了改善某些陶瓷的工艺性能，往往在配方中引入一些易熔物质（如粘土），形成玻璃相，这样就使损耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷随粘土含量的增大，其损耗也增大。因而一般高频瓷，如氧化铝瓷、金红石等很少含有玻璃相。大多数电工陶瓷的离子松弛极化损耗较大，主要原因是：主晶相结构松散，生成了缺陷固溶体，多晶形转变等。如果陶瓷材料中含有可变价离子，如含钛陶瓷，往往具有显著的电子松弛极化损耗。因此，陶瓷材料的介质损耗是不能只按照瓷料成分中纯化合物的性能来推测的。在陶瓷烧结过

16、程中，除了基本物理化学过程外，还会形成玻璃相和各种固溶体。固溶体的电性能可能不亚于，也可能不如各组成成分。这是在估计陶瓷材料的损耗时必须考虑的。总之，介质损耗是介质的电导和松弛极化引起的电导和极化过程中带电质点（弱束缚电子和弱联系离子，并包括空穴和缺位）移动时，将它在电场中所吸收的能量部分地传给周围“分子”，使电磁场能量转变为“分子”的热振动，能量消耗在使电介质发热效应上。一类瓷损耗因数与温度的关系 一类瓷介质损耗与温度的关系 X7R陶瓷介质损耗与温度的关系 Y5V陶瓷介质损耗与温度的关系介质吸潮后，介电常数会增加，但比电导的增加要慢，由于电导损耗增大以及松驰极化损耗增加，而使tan增大。对于

17、极性电介质或多孔材料来说，这种影响特别突出，如纸内水分含量从4%增加到10%时，其tan可增加100倍。1.3.4 陶瓷电容器的损耗在片式多层元器件类型中，损耗主要由介质层损耗、内电极层电阻损耗、各接触面电阻损耗和端电极电阻损耗等四个方面组成；其中各接触面电阻包括端电极与内电极的接触、内电极与介质层的接触、不同的端电极电镀层间的接触等；损耗对频率是较为敏感的，并随频率的增加而增加，因为：1接触电阻电极间接触形成的间隙式裂缝是容性阻抗(Z=1/(2*pi*f*C),从而导致损耗在刚开始时随频率的增加而下降。2趋肤效应内电极和端电极由于趋肤效应，阻抗随频率的增加而增加，最终将抵消接触电阻所产生损耗

18、下降的影响。3电介质极化随电介质中的极化定向，大量的能量被储备，从而呈现阻抗随频率增大而增大。1.3.5 造成电容器损耗的各组成电阻1、内电极层自身电阻：内电极层可以认为是一个给定厚度、长宽参数的金属平面薄板，因此其自身电阻取决与L/W的比例，但由于是通过涂抹工艺（丝网叠印）制成，它有着不太规则的厚度及一些空洞区域等缺陷，这些空洞区域在低频时呈现的高阻特性，而当频率增大，在中间夹杂介质的分流作用下（容抗），减小了整个器件的阻抗。但随着频率进一步增加，到较高频时，出现趋肤效应，导致呈现的阻抗增加。2、接触电阻：从微观角度看，任何光滑的表面都是凹凸不平的，因此，两个接点接触时，不可能是整个接触面接

19、触，而是有限点的接触，差异取决于表面光滑程度和接触压力的大小。真正的接触电阻包括：集中电阻电流通过接触面，由于接触面缩小而导致电流线收缩所显示的电阻，通常称为集中电阻；界面电阻由于接触表面所形成膜层而构成的膜层电阻或称界面电阻。同样的，内电极一端与端电极的接触面并不是很完美，这个电极接触端面不规则，则其相应接触电阻也会由于接触点的电流集中及相应热区效应而不同。工艺上应尽量避免该接触面的不规则，不然将会降低长期使用的功率承载能力。事实上，虽然接触表面面一些地方有两金属的合金生成，但大多数仍旧是“物理”的接触，某些中间的膜层为玻璃粉，可以认为这些接点是一个具有阻性和容性的元素，因此在低频时，阻值较

20、大；在高频时，又会呈现较低的阻抗。由于，接触电阻直接受内电极层的L/W比例影响，往往把内电极层电阻和接触电阻看成一体。3、 介质层电阻（介质损耗）：在电场中，介质分子极化过程中要损耗一些能量。它的大小主要受介质常数K和环境温度的影响。图3-4：陶瓷电容的介质层电阻4、 端电极自身电阻：影响很小，一般可以省略不考虑。1.4 绝缘电阻（）完全不导电的绝缘体是没有的。在电介质中通常或多或少存在正、负离子，这些离子在电场作用下将定向迁移，形成离子电流，我们称之为体内漏电流。通常，在电容器的表面，也会或多或少地存在正负离子，这些离子在外电场的作用下，会发生定向迁移，形成表面漏电流。因此，电容器的漏电流是

21、陶瓷介质中体内漏电流与芯片表面的漏电流两部分组成。我们把加在介质两端的电压和漏电流之比称之为介质的绝缘电阻。 由上可知，电容器的绝缘电阻等于表面绝缘电阻与体内绝缘电阻相并联而成。因此，电容器的绝缘电阻除了同其本身所固所介质特性外，同外界环境温度、湿度等有很大的关系。 温度对绝缘电阻的影响主要表现在温度升高时，瓷介的自由离子增多，漏电流急剧增加，介质绝缘电阻迅速降低。但防潮不好的小容量电容器表面漏电流较大，随着温度的升高，表面潮气蒸发，表面绝缘电阻上升。 湿度对电容器电性能影响最大，会因表面吸潮使表面绝缘电阻下降。2 馈通滤波器失效分析2.1 常见失效模式及机理馈通滤波器常见的失效模式有：击穿、

22、损耗增大、绝缘电阻变小。2.1.1 引起电容器失效的主要失效机理 电介质材料有疵点或缺陷（分层、开裂、气孔、杂质离子等），或含有导电杂质或导电粒子，引起的电击穿、损耗变大、绝缘电阻变小；多层陶瓷电容器内电极缺陷（如电极节瘤等）引起的击穿；电容受潮或表面污染引起的损耗变大、绝缘电阻减小；电极氧化引起的损耗变大、绝缘电阻减小；银离子迁移引起的电击穿、损耗变大、绝缘电阻变小；在高湿度或低气压环境中极间飞弧引起的击穿。电容器在工作应力与环境应力综合作用下，工作一段时间后，会分别或同时产生某些失效模式。同一失效模式有多种失效机理，同一失效机理又可产生多种失效模式。失效模式与失效机理之间的关系不是一一对应

23、的，电容器的失效往往是多重因素共同作用的结果。2.2 馈通滤波器失效机理分析2.2.1 造成滤波器介质开裂的主要机理2. 2.1.1 热应力造成陶瓷芯片与外壳和引线金属材料的热膨胀系数和热传导系数不同，以及多层陶瓷电容器内部介质材料与内电极材料的热膨胀系数和热传导系数不同，造成滤波器器在经受温度冲击时易产生热应力导致陶瓷微裂纹或开裂。1、多层陶瓷电容器制造过程中由于内电极金属材料与陶瓷介质材料热膨胀系数的差异导致产品在烧结过程中产生微裂纹，这种微裂纹在后来使用过程中逐步增大最终导致产品失效。主要解决方法：电容设计制造过程中材料选择和工艺控制加强；采用无损检测技术剔除有内部缺陷产品；加强电容器入

24、厂前筛选试验（温度冲击可使裂纹放大，高温加电加速导电粒子的运动以及银迁移，耐湿使潮气进入陶瓷内部缺陷处降低绝缘电阻造成击穿）。2、焊接过程中，升、降温速度过快以及焊料与陶瓷材料膨胀系数相差大，造成电容器介质开裂。Syfer 穿心电容焊接开裂研究结果：3、环氧树脂包封，由于环氧树脂固化会放出大量热量导致电容器瞬间温度骤变产生热应力，此外由于环氧树脂与陶瓷膨胀系数差别较大，如果环氧树脂直接与芯片接触，在温度冲击过程中也会产生较大应力。常用材料的热膨胀系数和热传导系数 材料 （W/mK） （ppm/）AlN 180 4.0Al2O3 34.6 7BeO 230 6.7Cu 390 17.9W 16.

25、1 4.4W84 Cu16 2006.8-7.2W 70 Cu30 6.7Mo 148 5.3Cu-Mo-Cu 9.5-6.0Mo90Cu10 151 5.1Mo60Cu40 194 6.5Mo33Cu67 251 8.6 Fe 73.8 11.9 Ni 86 11.6可伐 (Fe54Ni 29 Co 18) 17.3 4.4合金42(Fe58Ni 42) 17.3 5.3 Pt 70.8 9.07 Au 314 15.3 Ag 419 19.6 Al . 212 23.8Ta 55 6.5SiC55Al 162 8.6SiC65Al 187.7 7.7SiC75Al 197.3 6.7*氧化

26、铝（片式电阻） 34.6 7 *BT电容体（片式电容） 45 9.511.5 PTC电阻 (140居里温度) 23 5.2212.8*Pb-Sn合金 34 27*钢 46.7 15镀Cu因钢 67*环氧填充 0.5 18-25 (玻璃转折温度Tg低，在80-125 之间)PI/玻纤印刷板（Tg高于200） 12PI/Keviar印刷板 7FR-4/G-10印刷板 18*SiO2 3.4 0.57Pd7OAg30内电极 140 16 端电极（Ag-玻璃-Ni-PbSn） 381 18 2. 2.1.2 机械应力造成陶瓷产品受到强机械外力的冲击后极易产生开裂，这些应力主要包括：1. 产品生产过程中

27、，不注意轻拿轻放，对产品产生较大机械冲击；2. 产品运输过程中，受到强机械外力（如压力、碰撞等）冲击造成开裂；3. 产品安装使用过程中，安装扭力矩过大造成开裂；4. 其他原因产生的机械冲击。2.2.2 内电极缺陷 内电极节瘤 内电极不连续 内电极显微结构图 内电极孔洞2.2.3 银离子迁移电容器在高温条件下工作时，渗入电容器内部的水分子产生电解。在阳极产生氧化反应，银离子与氢氧根离子结合生成氢氧化银。在阴极产生还原反应，氢氧化银与氢离子反应生成银和水。由于电极反应，阳极的银离子不断向阴极还原成不连续金属银粒，靠水膜连接成树状向阳极延伸。银离子迁移不仅发生在陶瓷介质表面，银离子还能扩散到陶瓷介质

28、内部，引起漏电流增大，严重时可使两个银电极之间完全短路，导致电容器击穿。银离子迁移可严重破坏正电极表面银层，引线焊点与电极表面银层之间，间隔着具有半导体性质的氧化银，使陶瓷电容器的等效串联电阻增大，金属部分损耗增加，电容器的损耗角正切值显著上升。由于正电极有效面积减小，电容器的电容量会因此而下降。表面绝缘电阻则因无机介质电容器两电极间介质表面上存在氧化银半导体而降低。银离子迁移严重时，两电极间搭起树枝状的银桥，使电容器的绝缘电阻大幅度下降。综上所述，银离子迁移不仅会使电容器电性能恶化，而且可能引起介质击穿场强下降，最后导致电容器击穿。值得一提的是：银电极低频陶瓷独石电容器由于银离子迁移而引起失

29、效的现象比其他类型的陶瓷介质电容器严重得多，原因在于这种电容器的一次烧成工艺与多层叠片结构。银电极与陶瓷介质一次烧结过程中，银参与了陶瓷介质表面的固相反应，渗入了瓷-银接触处形成界面层。如果陶瓷介质不够致密，水分渗入后，银离子迁移不仅可以在陶瓷介质表面发生，还可能穿透陶瓷介质层。多层叠片结构的缝隙较多，电极位置不易精确，介质表面的留边量小，叠片层两端涂覆外电极时银浆渗入缝隙，降低了介质表面的绝缘电阻，并使电极之间的路径缩短，银离子迁移时容易产生短路现象。2.2.4 潮湿对电参数恶化的影响空气中湿度过高时，水膜凝聚在电容器外壳表面，可使电容器的表面绝缘电阻下降。此处，对于半密封结构电容器来说，水

30、分还可渗透到电容器介质内部，使电容器介质的绝缘电阻绝缘能力下降。因此，高温、高湿环境对电容器参数恶化的影响极为显著。经烘干去湿后电容器的电性能可获改善，但是水分子电解的后果是无法根除的。例如：电容器工作于高温条件下，水分子在电场作用下电解为氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-），引线根部产生电化学腐蚀。即使烘干去湿，也不可能让引线复原。半密封陶瓷电容器在高湿度环境条件下工作时，发生击穿失效是比较普遍的严重问题。所发生的击穿现象大约可以分为介质击穿和表面极间飞弧击穿两类。介质击穿按发生时间的早晚又可分为早期击穿与老化击穿两种。早期击穿暴露了电容介质材料与生产工艺方面存在的缺陷，这些缺陷导致陶瓷介质

31、电强度显著降低，以致于在高湿度环境中电场作用下，电容器在耐压试验过程中或工作初期，就产生电击穿。老化击穿大多属于电化学击穿范畴。由于陶瓷电容器银的迁移，陶瓷电容器的电解老化击穿已成为相当普遍的问题。银迁移形成的导电树枝状物，使漏电流局部增大，可引起热击穿，使电容器断裂或烧毁。热击穿现象多发生在管形或圆片形的小型瓷介电容器中，因为击穿时局部发热厉害，较薄的管壁或较小的瓷体容易烧毁或断裂。此外，以二氧化钛为主的陶瓷介质中，负荷条件下还可能产生二氧化钛的还原反应，使钛离子由四价变为三价。陶瓷介质的老化显著降低了电容器的介电强度，可能引起电容器击穿。因此，这种陶瓷电容器的电解击穿现象比不含二氧化钛的陶

32、瓷介质电容器更加严重。银离子迁移使电容器极间边缘电场发生严重畸变，又因高湿度环境中陶瓷介质表面凝有水膜，使电容边缘表面电晕放电电压显著下降，工作条件下产生表面极间飞弧现象。严重时导致电容器表面极间飞弧击穿。表面击穿与电容结构、极间距离、负荷电压、保护层的疏水性与透湿性等因素有关。主要就是边缘表面极间飞弧击穿，原因是介质留边量较小，在潮湿环境中工作时银离子迁移和表面水膜形成使电容器边缘表面绝缘电阻显著下降，引起电晕放电，最终导致击穿，高湿度环境中尤其严重。由于银离子迁移的产生与发展需要一段时间，所以在耐压试验初期，失效模式以介质击穿为主，随着试验时间的延长主要失效模式逐渐过渡为边缘表面极间飞弧击

33、穿。问题：1、电容器陶瓷有哪些种类，各个分类的特点是什么？ 2、电容器是如何储存电荷的？ 3、为什么二类瓷介电常数高达几千上万，而一类瓷介电常数只有几十？4、电容器陶瓷如此大的介电常数是如何产生的？5、电容器为什么会有损耗，介质损耗产生的机理是什么，影响介质损耗的因素有哪些？6、馈通滤波器主要失效模式有哪些？3 蛟龙工厂馈通滤波器类产品失效汇总产品型号分析时间样品来源失效现象原因分析结论JLC25B2009-6-10生产批号0903005，周期试验寿命分组试验72h时2只产品击穿失效，用MZ75立体显微镜观察两只样品外壳和包封料均有变色，用DT-830数字三用表测试产品绝缘电阻分别为11M和3

34、3；DPA分析发现两只样品瓷管焊接部位均有裂纹。产品在寿命试验中失效是由于产品瓷管有裂纹所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生裂纹，抗电强度下降瓷管裂纹导致击穿失效，属固有缺陷失效，建议生产单位：1、严格控制焊接工序工艺，避免在生产中造成瓷管裂纹产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品选出，提高产品可靠性。CT52-4-63V-332Z2009-5-25生产批号0604025，用户整机潮热试验穿心电容绝缘失效整机环境应力试验（温冲-5545、30个周期）合格后，经潮热试验5个周期，整

35、机场电流增大，开机分析是穿心电容短路，用MZ75立体显微镜观察外观，大头包封料有损伤，用DT-830数字三用表测试产品绝缘电阻为32；DPA分析发现产品小头端引线和芯片周围无包封料填充，芯片和外壳焊接部位锡流动导致外壳和引线短路，还发现芯片有裂纹产品整机试验后短路是由于产品小头引线和芯片周围无包封料，芯片和外壳焊接部位焊锡流动所致引线和芯片周围无包封料导致短路，希望生产单位：1、严格执行包封工艺，产品内部包封料应完全填充；2、用户安装、焊接时避免产品内部锡再次流动JLC62009-6-10军标线产品，生产批号J0809002，摸底试验寿命分组试验952h时，4只产品击穿失效，送2只进行失效分析

36、。用MZ75立体显微镜观察两只样品外壳和包封料均有损伤和变色，用DT-830数字三用表测试产品绝缘电阻分别为15k和35.5；DPA分析发现两只样品瓷管内部存在较多孔洞，焊接部位均有裂纹，击穿部位由于高热瓷管已烧黑，击穿部位有熔融的电极产品在寿命试验中失效是由于瓷管内部大量孔洞和瓷管有微裂纹所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生微裂纹，寿命试验时，在电应力作用下该处漏电流逐渐增大，温度升高，造成产品击穿失效瓷管裂纹导致击穿失效，属固有缺陷失效，建议生产单位：1、严格控制焊接工序工艺

37、，避免在生产中造成瓷管裂纹产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品选出，提高产品可靠性。JLC5301-D041-EG-332Z-E2009-10-27生产批号09008027，周期试验寿命分组试验中14#产品5分钟击穿，21#产品7h击穿。用MZ75立体显微镜观察样品外观14#样品螺纹端外壳烧穿，21#大头包封料冒出，用VC9806数字三用表测试产品绝缘电阻14# 3.1k、21# 88；DPA分析发现14#样品螺纹端瓷管击穿部位瓷管烧黑炸裂，21#样品大头部位瓷管烧坏炸裂产品在寿命试验中失效是由于瓷管有裂纹所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷

38、管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生裂纹，抗电强度下降瓷管裂纹导致击穿失效，属固有缺陷失效，建议生产单位：1、严格控制焊接工序工艺，避免在生产中造成瓷管裂纹产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品选出，提高产品可靠性。CT52-4-63V-102Z2009-10-16该产品为2005年产品，55所返回整机检测中发现加电短路，55所检查后发现穿心电容引线与外壳短路。用MZ75立体显微镜观察样品外观，大头部位包封料有损伤、引线断裂，外壳和引线有发黑现象，用VC9806数字三用表测试产品绝缘电阻呈通路状；DPA分析发现产品小头端引线和芯片周围无包封料填充，芯片和外壳焊接部

39、位锡流动导致外壳和引线短路，还发现芯片有裂纹产品整机试验后短路是由于产品小头引线和芯片周围无包封料，芯片和外壳焊接部位焊锡流动所致引线和芯片周围无包封料导致短路，希望生产单位：1、严格执行包封工艺，产品内部包封料应完全填充；2、用户安装、焊接时避免产品内部锡再次流动JLC3-FT10-C-H-473M-D2009-12-15军标线产品，生产批号J0907001，加电老练产品在加电老练（125/140V/48h）过程中击穿失效，送2只样品分析。MZ75立体显微镜观察样品外观未发现异常，用VC9806数字三用表测试产品绝缘电阻分别为：442、900；DPA分析发现两只产品内部芯片均有严重的分层缺陷

40、，击穿部位有高热熔融的电极产品击穿失效是由于产品内部芯片有严重的分层缺陷，产品在高温电老练时有缺陷的部位漏电流增大产生高热、产品击穿失效。希望生产单位：1、严格控制电容芯片的生产过程，特别是叠片和烧结工序，避免电容器芯片分层缺陷的产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的芯片剔除。JLC5102-A010-CY-332Z-E2009-8-31出厂检验出厂检验时4只产品在进行250V耐压测试时击穿失效。MZ75立体显微镜观察样品外观未发现异常，用DT-830数字三用表和TH2681A绝缘电阻测试仪测试产品绝缘电阻分别为：10M、61、40、1。DPA分析发现其中3只样品瓷管安装倾斜，导致一些部位引线一端

41、电极与外壳靠得很近，有的部位几乎完全连通，另一只样品瓷管有大孔洞。产品发生耐压击穿是因为瓷管安装倾斜，导致一些部位引线一端电极与外壳靠得很近，有的部位几乎完全连通，造成产品抗电强度下降，耐压测试时击穿瓷管安装倾斜属固有缺陷，建议生产单位：1、严格控制瓷管安装生产工艺，避免瓷管倾斜现象产生；2、通过合理筛选将有缺陷产品选出，提高产品可靠性JLC272008-7-2生产批号0712053，交库试验交库试验寿命分组试验48h击穿失效。MZ75立体显微镜观察1#样品瓷管烧坏，2#样品未见异常，用DT-830数字三用表测试绝缘电阻为：1#3.9k、2#5M。DPA分析发现2#样品在瓷管与螺帽焊接部位，瓷

42、管在不同方向有多处裂纹产品在寿命分组失效是由于瓷管有裂纹所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生裂纹，抗电强度下降，寿命试验中击穿失效瓷管裂纹导致击穿失效，属固有缺陷失效，建议生产单位：1、严格控制焊接工序工艺，避免在生产中造成瓷管裂纹产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品选出，提高产品可靠性。CT52-1-63V-102Z2008-7-24生产批号0701010，用户上机焊接测试用户上机焊接测试产品出现短路失效。用MZ75立体显微镜观察样品外观未发现异常，用DT-830数字三用表测

43、试2只产品均通路。DPA分析发现产品小头包封料有孔洞和裂纹，在孔洞和裂纹中有流动的锡和锡珠产品上机焊接后通路是由于上机焊接时产品内锡熔融沿孔洞和裂纹流动所致希望生产单位：1、改进包封材料和工艺，杜绝产品内包封料孔洞和裂纹的产生；2、用户安装时应严格按照生产方提供的安装要求和焊接温度安装“H”JLC25B2008-4-21批号0804016，成品测量成品测量时发生耐压击穿。用MZ75立体显微镜观察样品外观未发现异常，用DT-830数字三用表测试绝缘电阻分别为：180、190k。DPA分析发现1#样品瓷管有裂纹，2#样品瓷管内壁电极和外壁电极间隔太小产品耐压击穿是由于产品瓷管有裂纹和瓷管内外电极间

44、隔太小所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳和引线焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生裂纹，瓷管内外电极被银不当造成内外电极间隔太小抗电强度下降希望生产单位：1、严格控制被银工艺质量，避免内外电极间隔太小；2、严格控制焊接工艺，避免生产中造成瓷管开裂LC9-100V-1.7F0.3F2008-8-21生产批号：0806086，交库试验寿命试验96h 2只产品击穿失效。用MZ75立体显微镜观察样品外观发现在绝缘子和外壳焊接部位锡熔融流动，用TH2681A绝缘电阻测试仪测试两只产品均通路。DPA分析发现产品内部芯片有分层

45、缺陷产品及客串失效是由于内部芯片有分层缺陷，当有缺陷的产品在加电做寿命试验时有缺陷的部位漏电流增大产生高热、绝缘子和外壳焊接部位锡熔化流动，产品击穿建议生产单位：1、严格控制芯片生产工艺避免分层缺陷；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品剔除。JLC5301-D041-EG-102Z-E2008-8-5生产批号：0803058，周期试验2组耐湿试验1只产品151h击穿、1只绝缘不合格，3组耐焊接热后1只产品短路。用MZ75立体显微镜观察样品外观，1#样品靠引线的包封料有烧黑现象，2#、3#未见异常，用DT-830数字三用表测试绝缘电阻分别为：通路、通路、100M。DPA分析发现三只样品在瓷管焊接部位

46、均有裂纹，其中1#样品瓷管焊接部位有多处裂纹产品在寿命分组失效是由于瓷管有裂纹所致，由于瓷管有一定长度，且要与金属外壳焊接，在焊接时如果瓷管受热不均匀，且金属与陶瓷管的膨胀系数不同，在装配和产品安装焊接过程中操作不当，造成瓷管产生裂纹，抗电强度下降瓷管裂纹导致击穿失效，属固有缺陷失效，建议生产单位：1、严格控制焊接工序工艺，避免在生产中造成瓷管裂纹产生；2、通过合理的筛选将有缺陷的产品选出，提高产品可靠性。LC28-250AC-150nF2008-11-6生产批号：0810041，成品检验成品检验耐压击穿用MZ75立体显微镜观察样品外观未见异常，用TH2681A绝缘电阻测试仪测试产品击穿。取出

47、产品内部电容器芯子测试发现芯子击穿，将击穿的电容器芯子逐层剥开，剥至芯子最里面观察到芯子介质膜击穿，击穿部位对应的介质膜有折皱压痕产品击穿是由于产品内电容器芯子介质膜有损伤，抗电强度下降，耐压测试击穿建议：1、严格控制电容器芯子的生产环境和工艺，保证芯子质量；2、在滤波器装配过程中防止对电容器芯子的损伤；3、通过合理筛选剔除早期失效产品“J”JLC422008-6-18生产批号：S0802013，样品验证试验样品送验证试验，交收试验时发现容量只有10pF（正常容量大于1F）。未见异常，用TH2828电容测试仪测试容量为11.01pF。去掉外壳发现电容器内圈电极与引出端焊接的锡圈未熔化样品失效时

48、由于电容器内圈电极与引出端焊接的锡圈未熔化，导致电容器容量不能引出希望生产单位：严格生产过程工序、工艺控制，加强对操作人员的培训和管理，严格执行工序自检，互检的规定，避免漏焊现象出现。CT52-2-63V-332Z2008-4-7生产批号：0710042，用户装机合格交付使用方，使用方入厂检验时发现异常经核查穿心电容通路失效。用MZ75立体显微镜观察样品外观，包封料有裂纹，引线根部包封料有损伤，用DT-830数字三用表测试产品通路。DPA分析发现产品小头引线和芯片周围无包封料填充，引线上的锡和外壳上的锡已相连产品上机后通路是由于产品小头引线和芯片周围无包封料，且引线上的锡较多，上机安装时引线上的锡流动或外壳形变所致希望生产单位：1、严格执行包封