多層陶瓷電容MLCC的漏電主要原因分析

多層瓷介電容器（MLCC），簡稱片式電容器，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。雖然MLCC功能簡單，但是由于廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等電子產(chǎn)品中，一旦失效會(huì)導(dǎo)致電路失靈，功能不正常，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品燃燒，爆炸等安全問題，其失效模式不得不受到品質(zhì)檢測等相關(guān)工程師的關(guān)注。

而在多種失效模式中，電容漏電（低絕緣阻抗）是最常見的失效類型，其主要原因可分為制造過程中的內(nèi)在因素及生產(chǎn)過程中的外界因素。

1.內(nèi)在因素

1.1空洞（Void）

電容內(nèi)部異物在燒結(jié)過程中揮發(fā)掉形成的空洞?？斩磿?huì)導(dǎo)致電極間的短路及潛在電氣失效，空洞較大的話不僅降低IR，還會(huì)降低有效容值。當(dāng)上電時(shí)，有可能因?yàn)槁╇妼?dǎo)致空洞局部發(fā)熱，降低陶瓷介質(zhì)的絕緣性能，加劇漏電，從而發(fā)生開裂，爆炸，燃燒等現(xiàn)象。

空洞現(xiàn)象

1.2燒結(jié)裂紋（Crack）

燒結(jié)裂紋一般緣于燒結(jié)過程中快速冷卻，在電極邊垂直方向上出現(xiàn)。

燒結(jié)裂紋

1.3分層（Delamination）

分層的產(chǎn)生往往是在堆疊之后，因?qū)訅翰涣蓟蚺拍z、燒結(jié)不充分導(dǎo)致，在層與層間混入了空氣，外界雜質(zhì)而出現(xiàn)鋸齒狀橫向開裂。也有可能是不同材料混合后熱膨脹不匹配導(dǎo)致。

分層

2.外界因素

2.1熱沖擊

熱沖擊主要發(fā)生在波峰焊時(shí)，溫度急劇變化，導(dǎo)致電容內(nèi)部電極間出現(xiàn)裂縫，一般需要通過測量發(fā)現(xiàn)，研磨后觀察，通常是較小的裂縫，需要借助放大鏡確認(rèn)，少數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的裂縫。

熱沖擊

這種情況下建議使用回流焊，或者減緩波峰焊時(shí)的溫度變化（不超過4~5℃/s），在清洗面板前控制溫度在60℃以下。

2.2外界機(jī)械應(yīng)力

因?yàn)镸LCC主要成分是陶瓷，在放置元件，分板，上螺絲等工序中，很可能因?yàn)闄C(jī)械應(yīng)力過大導(dǎo)致電容受擠壓破裂，從而導(dǎo)致潛在的漏電失效。此時(shí)的裂縫一般呈斜線，從端子與陶瓷體的結(jié)合處開裂。外界機(jī)械應(yīng)力

2.3焊錫遷移

高濕環(huán)境下進(jìn)行焊接有可能導(dǎo)致電容兩端焊錫遷移，連接到一起導(dǎo)致漏電短路。

原理：

由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），以實(shí)現(xiàn)所需的電容值及其他參數(shù)特性。

結(jié)構(gòu)原理

分類：

按照溫度特性、材質(zhì)、生產(chǎn)工藝。MLCC可以分成如下幾種：NP0、C0G、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。NP0、C0G溫度特性平穩(wěn)、容值小、價(jià)格高；Y5V、Z5U溫度特性大、容值大、價(jià)格低；X7R、X5R則介于以上兩種之間。

按材料SIZE大小來分。大致可以分為 3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402 數(shù)值越大。SIZE就更寬更厚。常用的最多為3225最小為0402。

在便攜產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用的片式多層陶瓷電容器（MLCC）材料根據(jù)溫度特性，主要可分為兩大類：BME化的C0G產(chǎn)品和LOW ESR選材的X7R（X5R）產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷