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Issue date:October 2011
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陶瓷电容失效分析： 多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。 多层片状陶介电容器具体不良可分为: 1、热击失效 2、扭曲破裂失效 3、原材失效三个大类 （１）热击失效模式： 热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象： 第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫 第二种是隐藏在内的微小裂缝
第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。 第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的 区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂 明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。 （２）扭曲破裂失效 此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种： 第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效 当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力 或切断率，继而形成破裂点。
这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。 真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。 另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。 第二种、SMT之后生产阶段导致的破裂失效 电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时，若焊锡组件受到扭曲或在焊锡过程后把电路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’这类的损坏。 在机械力作用下板材弯曲变形时，陶瓷的活动范围受端位及焊点限制，破裂就会在陶瓷的端接界面处形成，这种破裂会从形成的位置开始，从45°角向端接蔓延开来。
贴片电容贴片电容(单片陶瓷电容器)是目前用量比较大的常用元件，就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格，不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册。NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。 NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 封装DC=50V DC=100V 0805 0.5---1000pF 0.5---820pF 1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF 1210 560---5600pF 560---2700pF 2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018μF NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。 封装DC=50V DC=100V 0805 330pF---0.056μF 330pF---0.012μF 1206 1000pF---0.15μF 1000pF---0.047μF 1210 1000pF---0.22μF 1000pF---0.1μF 2225 0.01μF---1μF 0.01μF---0.56μF 三Z5U电容器 Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于Z5U 电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下 Z5U电容器有最大的电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每10年下降5%。
陶瓷电容器简介及使用注意事项 1.分类 1类多层瓷介电容器，温度稳定性好，材料C0G或NP0（注意C0G里面的0是代表零，NP0里面的0也是代表零，不是英文字母O），随温度变化是0，偏差是±30ppm/℃、±0.3%或±0.05pF，这类电容量较小，耐压较低，主要用于滤波器线路的谐振回路中，但其中损耗小，绝缘电阻较高，制造误差J=±5% G=±2% F=±1%，执行标准：GB/T20141-2007 2类多层瓷介电容器，温度稳定性差，但容量大、耐压高， 例如：X7R 在-55℃～到+125℃内温度偏移±15%，X5R在-55℃～到+85℃内温度偏移也是±15%，Y5V在-30℃～到+85℃内温度偏移+22%～-82%，Z5U在+10℃～+85℃内温度偏移+22%～-56%，生产误差：K=±10%、M=±20%。 注意：生产电容器时产生的误差与温度偏差是不同的概念。 2类多层瓷介电容器主要用于旁路、滤波、低频耦合电路或对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中，执行标准：GB/T20142-2007 2.在使用贴片电容器的PCB设计中，用于波峰焊的焊盘尺寸与用于回流焊的 焊盘尺寸不同，因为焊料的量的大小会影响零件的机械应力，从而导致电容器破碎或开裂。 3.在PCB设计时巧用适当多的阻焊层将2个或以上电容器焊盘隔开。 4.在靠近分板线附近，电容器要平行排列，即长边与分板线平行，减少分板 时的裂缝。 5.自动贴片机装配SMD时，适当的部位支撑PCB是完全必要的，单面板时和 双面板时支撑都要考虑两面SMD的裂缝。
6.在波峰焊工艺中，粘着胶的选用和点胶位置及份量直接影响SMD焊接后的 性能稳定性，胶的份量以不能接触PCB中焊盘为准。 7.焊接中使用助焊剂： 7.1如果助焊剂中有卤化物多或使用了高酸性的助焊剂，那么焊接后过多 的残留物会腐蚀电容器端头电极或降解电容器表面的绝缘。 7.2回流焊中如果使用了过多的助焊剂，助焊剂大量的雾气会射到电容器 上，可能影响电容器的可焊性。 7.3水溶助焊剂的残留物容易吸收空气中的水，在高湿条件下电容器表面 的残留物会导致电容器绝缘性能下降，并影响电容器的可靠性，所以，当选用了水溶性助焊剂时，要特别注意清洗方法和所使用的机器的清洗力。 7.4处理贴好电容器的板时，过程中温差不能超过100℃，否则会引起裂缝。 8. 焊料的使用量为电容器厚度的1/2或1/3. 9. 使用烙铁焊接时，烙铁头的顶尖直径最大为1.0mm，烙铁头尖顶不能直接 碰到电容器上，要接触在线路板上，加锡在线路板与电容器之间。 10. 在搬运和生产过程中，电容器包装箱应避免激烈碰撞，从0.5米或以上 高度落下的单个电容器可能会产生电容器瓷体破损或微裂，应不能在使用。 11. 储存条件： 温度范围：-10℃～+40℃ 湿度范围：小于70%（相对湿度） 存储期：半年 如果超过了6个月（从电容器发货之日算起），在使用电容器之前要对其进行可焊性检验，同时高介电常数的电容器的容量也会随时间的推移
高压陶瓷电容知识大全 本文摘至网络，原作者不详，如原作者不愿公开请联系本人（hlg-1@https://www.doczj.com/doc/c810200054.html,）删除。 高压陶瓷电容、简介： 高压陶瓷电容器，即使用在电力系统中的高压陶瓷电容器，一般如电力系统的计量，储能，分压等产品中，都会用到高压陶瓷电容器。高压陶瓷电容在LED灯行业已有广泛的应用和不轻的地位，高压陶瓷电容是用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。 高压陶瓷电容、作用： 高压陶瓷电容具有耐磨直流高压的特点，适用于高压旁路和耦合电路中，其中的低耗损高压圆片具有较低的介质损耗，特别适合在电视接收机和扫描等电路中使用。 高压瓷片电容只要针对于高频，高压瓷片电容取决于使用在什么场合，典型作用可以消除高频干扰。 在大功率、高压领域使用的高压陶瓷电容器，要求具有小型、高耐压和频率特性好等特点。近年来随着材料、电极和制造技术的进步，高压陶瓷电容器的发展有长足的进展，并取得广泛应用。高压陶瓷电容器已成为大功率高压电子产品不可缺少的元件之一。 高压陶瓷电容器的用途主要分为送电、配电系统的电力设备和处理脉冲能量的设备。 因为电力系统的特殊性：交流电压高，高频，处于室外环境中(-40度到+60度)，雷击电压/电流大，等等各种因素，造成了高压陶瓷电容器在研发和生产中一直处于困境:环境的恶劣，要求电容具有超强的稳定性，即变化率要小；同时，计量，储能，分压等产品要求高精密度，这对处于这种环境下的高压陶瓷电容器的局放，即局部放电量有着极为苛刻的要求：局放为
零。 高压陶瓷电容、优点： 1.容量损耗随温度频率具高稳定性 2.特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性 3.高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构. 高压陶瓷电容、差别： ·高压陶瓷电容和高压瓷片电容的特点对比： 高压陶瓷电容的特点 1.不需要认证 2.超高压可以达到7KV在高就罕见了， 3.打印方式和Y电容比不用把各国认证打在产品表面， 4电压最低可以到16V 5，耐压最高2.5倍一般生产是1.5倍的标准测 A型材料的交流击穿电压特性外面用环氧树脂模压包封的陶瓷电容器的击穿电压厂。与间隙长G(圆片半径与电极半径之差)的关系。电容器的直径为18mm,材料介电常数为1460‘以下简称A材),电极为银电极。试验条件为25℃,施加50Hz交流电压,电压上升率为ZkV/s 高压瓷片电容特点： 常用于高压场合。 陶瓷有I类瓷，II类瓷，III类瓷之分， I类瓷，NP0，温度特性，频率特性和电压特性佳，因介电常数不高，所以容量做不大； II类瓷，X7R次之，温度特性和电压特性较好； III类瓷，介电常数高，所以容量可以做很大，但温度特性和电压特性不太好。 瓷片电容器一般体积不大。
MLCC漏电失效分析 1. 案例背景 客户端在老化实验测试阶段发现MLCC出现漏电失效，其不良比率不详，该MLCC焊接工艺为回流焊接工艺。 2. 分析方法简述 通过外观检查OK样品与NG样品表面未见明显异常。 通过X射线透视检查，OK样品和NG样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。 将OK样品和NG样品分别切片，然后在金相显微镜下放大拍照观察MLCC内部结构，NG样品电容内 部存在镍瘤及热应力裂纹，而OK样品未见异常。 通过对样品剖面SEM/EDS分析， NG样品电容内部电极层不连续，存在明显镍瘤；其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹（EDS结果中C含量高达50%），此应为热应力裂纹，裂纹的存在直接导致电容性能异常；而OK样品电容内部电极层连续，陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤，电容性能良好。 3. 分析与讨论 失效模式分析： 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，则会对可靠性产生严重的影响。陶瓷多层电容器（MLCC）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。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
中高压电容器HIGH VOLTAGE MLCC 中高压多层片状陶瓷电容器是在多层片状陶瓷电容器的工艺技术、设备基础上，通过采用特殊工艺制作的一种具有良好高压可靠性的产品，该产品适合于表面贴装，适合于多种直流高压线路，可以有效的改善电子线路的性能。●应用范围 ※模拟或数字调制解调器 。※局域网/广域网接口界面。※日光灯启动辉器照明电路。※倍压电器。※直流变送器。※背光源驱动电路。 Middle & high voltage MLCC is a kind of special design 、special technology MLCC that bases on the technology of general MLCC. This kind of MLCC has stable high voltage reliability and suitable to SMT. Middle & high MLCC is widely applicable for many direct high voltage circuits in which it can improve the performance of the circuit. ●APPLICATIONS ※Analog & Digital Modems ※LAN/WAN Interface ※Lighting Ballast Circuits ※V oltage Multipliers ※DC-DC Converters ※Back-lighting Inverters 容量范围及其电压 单位/unit: pF 尺寸规格容量范围Capacitance Size Code 工作电压Rated V oltage NPO X7R Y5V 100V 0.5～820 150～10,000 2,200～68,000 200V 0.5～470 150～6,800 ---------- 0603 250V 0.5～470 150～6,800 ---------- 100V 0.5～1,500 150～33,000 10,000～100,000 200V 0.1～1,500 150～22,000 10,000～56,000 250V 0.1～1,500 150～22,000 10,000～56,000 500V 0.1～560 150～10,000 --------- 0805 1000V 0.1～100 --------- --------- 100V 0.5～3,300 150～100,000 15,000～330,000 200V 0.1～2,700 150～47,000 10,000～150,000 250V 0.1～2,700 150～33,000 10,000～150,000 500V 0.1～1,500 150～22,000 ---------- 1000V 0.1～1,000 150～5,600 ---------- 1206 2000V 0.1～270 150～1,500 -----------
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NP1、COG、 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。
陶瓷电容分级： NPO（COG）X7R X5R Y5V Z5U 这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于 ±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。
电容阻值降低、漏电失效分析 2014-08-02 摘要： 本文通过无损分析、电性能测试、结构分析和成分分析，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）电容外表面存在破损。 1.案例背景 MLCC电容在使用过程中出现阻值降低、漏电失效现象。 2.分析方法简述 透视检查NG及OK样品均未见裂纹、孔洞等明显异常。 图1.样品X射线透视典型照片
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OK样品严重，说明电容表面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.)%。从电容外观来看，所有样品表面均未见明显异常，如裂纹等。 图2.电容典型外观照片 利用数字万用表分别测试NG电容和OK电容的电阻，并将部分失效样品机械分离、清洗后测试其电阻，对电容进行失效验证。电学性能测试表明，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。
对样品进行切片观察，OK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，发现陶瓷介质中存在孔洞，且部分孔洞贯穿多层电极，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，电容表面绝缘层存在严重破损，裂纹已延伸至内电极，加之表面污染物的存在，在恶劣潮湿环境下就会与端电极导通，形成漏电。 对比失效样品，OK样品电容内部结构成分一致，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，电容表面破损程度亦较低，故不存在漏电现象。
陶瓷电容器 陶瓷电容器又称为瓷介电容器或独石电容器。顾名思义，瓷介电容器就是介质材料为陶瓷的电容器，根据陶瓷材料的不同，这种电容器可分为容量为1～300 pF的低频瓷介电容器和容量为300～22000 pF的高频瓷介电容器两类。按结构形式分类，又可分为图片状电容器、管状电容器、矩形电容器、片状电容器、穿心电容器等多种。 陶瓷电容器的发展史 1900年意大利人L.隆巴迪发明了陶瓷介质电容器。30年代末人们发现在陶瓷中添加钛酸盐可使介电常数成倍增长,因而制造出较便宜的瓷介质电容器。 1940年前后人们发现了现在的陶瓷电容器的主要原材料BaTiO3(钛酸钡)具有绝缘性后，开始将陶瓷电容器应用于既小型、精度要求又极高的军事用电子设备当中。 而陶瓷叠片电容器于1960年左右作为商品开始开发，到了1970年，随着混合IC、计算机、以及便携电子设备的进步也随之迅速的发展起来，成为电子设备中不可缺少的零部件。现在的陶瓷介质电容器的全部数量约占电容器市场的70%左右。 陶瓷电容器的特点
1、由于陶瓷电容的介质材料为陶瓷介质，所以耐热性能好，不易老化。 2、陶瓷电容能耐酸碱及盐类的腐蚀，抗腐蚀性好。 3、低压陶瓷电容的介电常数大，体积小，容量大。 4、陶瓷电容绝缘性能好，耐高压。 5、陶瓷电容基本不随温度，电压，时间等变化而变化。 陶瓷电容器的分类 1、半导体陶瓷电容器 电容器的微小型化即电容器在尽可能小的体积内获得尽可能大的容量，这是电容器发展的趋向之一。对于分离电容器组件来说，微小型化的基本途径有两个：①使介质材料的介电常数尽可能提高；②使介质层的厚度尽可能减薄。在陶瓷材料中，铁电陶瓷的介电常数很高，但是用铁电陶瓷制造普通铁电陶瓷电容器时，陶瓷介质很难做得很薄。首先是由于铁电陶瓷的强度低，较薄时容易碎裂，难于进行实际生产操作，其次，陶瓷介质很薄时易于造成各种各样的组织缺陷，生产工艺难度很大。 （1）表面层陶瓷电容器是用BaTiO3等半导体陶瓷的表面上形成的很薄的绝缘层作为介质层，而半导体陶瓷本身可视为电介质的串联回路。表面层陶瓷电容器的绝缘性表面层厚度，根据形成方式和条件不同，波动于0.01～100μm之间。这样既利用了铁电陶瓷的很高的介电常数，又有效地减薄了介质层厚度，是制备微小型陶瓷电容器一个行之有效的方案。
哪些原因导致陶瓷高压电容器被击穿 作为高压电容家族中的重要成员，陶瓷高压电容器是目前被广泛应用的电容器种类之一。但是，这种高压电容却非常容易出现被击穿的情况。其实，造成陶瓷高压电容器被击穿的因素有很多，按照其导致的因素，可以将击穿情况分为电压击穿、热击穿、过电流击穿、电磁场强击穿等情况。在今天的文章中，我们就来与大家一起分析一下，导致陶瓷高压电容器击穿的现像是怎样产生的。 新晨阳电子 首先来看电压击穿情况。这是高压电容最容易出现的一种击穿情况，在应用中通常会表现为电容器表面破碎，陶瓷芯片出现开裂。导致这种击穿情况出现的原因，就在于高压电容器的承受电压的能力不够。往往是技术人员对电容器的电压安全余量把握不够，也就是说如果把电压降低一点，或者采用更高电压的高压电容器，这个问题就解
决了。以国家电网来讲，一般电压的安全余量会超过4倍。比如在10KV的电站里，所用到的电容器的电压，按国家标准，就必须能达到42KVAC保压2分钟，凡是低于这一标准的都是不合格产品。 新晨阳电子 接下来我们再来看一下高压电容中第二大高发的击穿现象，那就是热击穿。这种击穿情况一般多发生在高频脉冲电路中。一颗频率级别不够的陶瓷高压电容器用到了承受能力以外的电源里，明显会出现热击穿。这种击穿没有先兆，往往是一击即穿，或者脉冲几次很快就击穿了。导致这一问题的根本原因在于，电容器本身与电路设计要求的HZ级别不符，例如原本应该用2GHZ的电容器，却使用了2KKHZ 的电容器。甚至更低档次的产品。这样的后果直接是电容器一上机机即击穿。这种击穿很直接，因为脉冲频很强大，电容器往往被击得粉
碎。因为这是在一种极短的时间内，陶瓷芯片发生极为急剧的温度变化，这种变化是因为陶瓷不耐受高频引起的。这种瞬间的高温让技术人员措手不及，往往还容易错误地判断为电压不够。因为升温时间太短，没有发现升温现像。其实这时芯片是烫的。 不过，在实际应用的过程中，陶瓷高压电容器发生热击穿时还有一种不容易分辨的假相，需要工程人员特别注意。比如在产品在环境温度提升过程中，到一定值时，突然断路了。这时发现电容器外观是好的，极少数可能出现击穿现像，更多的一部分，则表现为电容器并没有击穿，只是换效而已。在温度降低后，它还会恢复到初始值以下。 相比较上面所提到的陶瓷高压电容的两种击穿现象，磁场击穿尽管发生的频率要低一些，但同样是需要我们认真对待的。高压电容器在强磁场下，发生击穿的现像也比较多。这种现像往往采取有效措施后可得到控制。或者改变电路结构也同样能够加以控制。
电容的失效模式和失效机理 电容器的常见失效模式有： ――击穿短路；致命失效 ――开路；致命失效 ――电参数变化（包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上升等；部分功能失效 ――漏液；部分功能失效 ――引线腐蚀或断裂；致命失效 ――绝缘子破裂；致命失效 ――绝缘子表面飞弧；部分功能失效 引起电容器失效的原因是多种多样的。各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同，失效机理也各不一样。 各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下。 3.1失效模式的失效机理 3.1.1 引起电容器击穿的主要失效机理 ①电介质材料有疵点或缺陷，或含有导电杂质或导电粒子； ②电介质的电老化与热老化； ③电介质内部的电化学反应； ④银离子迁移； ⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤； ⑥电介质分子结构改变； ⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧；
⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路。 3.1.2 引起电容器开路的主要失效机理 ①引线部位发生“自愈“，使电极与引出线绝缘； ②引出线与电极接触表面氧化，造成低电平开路； ③引出线与电极接触不良； ④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂； ⑤液体电解质干涸或冻结； ⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。 3.1.3 引起电容器电参数恶化的主要失效机理 ①受潮或表面污染； ②银离子迁移； ③自愈效应； ④电介质电老化与热老化； ⑤工作电解液挥发和变稠； ⑥电极腐蚀； ⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀； ⑧杂质与有害离子的作用； ⑨引出线和电极的接触电阻增大。 3.1.4 引起电容器漏液的主要原因 ①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压上升； ②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳； ③绝缘子与外壳或引线焊接不佳；
贴片电容COG,X7R,Y5V,X5R,NPO介质区别 这个是按美国电工协会（EIA）标准，不同介质材料的MLCC按温度稳定性分成三类：超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO；稳定级（II类）的介质材料为X7R；能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V。 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。 X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 COG,X7R,X5R,Y5V均是电容的材质，几种材料的温度系数和工作范围是依次递减的，不同材质的频率特性也是不同的。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。 一 NPO电容器 NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%， NPO(COG) 多层片式陶瓷电容器,它只是一种电容 COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可以大大减小LCD模块的体积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品的LCD，如：手机，PDA等便携式产品，这种安装方式，在IC生产商的推动下，将会是今后IC与LCD 的主要连接方式。 相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。 NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二 X7R电容器 X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。
Doc. No : MT-FRR8_E Failure rate of Monolithic Ceramic Capacitors QA section, M.L.C.Group FUKUI MURATA MFG, CO.,LTD 1. Basic standards Test of failure rate shall be performed in accordance with MIL-STD-690, MIL-C-39014, MIL-HDBK-217, and JIS-C-5003. 2. Failure mode Failure modes are Open, Short, and other electrical items which are critical defects for Monolithic Ceramic Capacitors. 3. Calculation of failure rate 3-1. Confidence level Failure rate is calculated in the confidence level 60%. 3-2. Formula of failure rate FR = ( r/T ) x K x 109 ( Fit ) FR : Failure rate ( Fit= 0.0001%/1000 hours ) r : Number of accumulated failures ( r x K=0.917, if r=0 ) T : Accumulated component hours K : Coefficient of confidence level 60% ( Please refer to table 1)