一．样品讯息如下：
1、品名：1210F226M250NT
2、样品数量：若干
3、不良模式：产品短路失效
二．分析如下：
1、外观确认：对客户提供不良样品任取2pcs样品进行外观确认，具体现象如下：
确认结果：2pcs样品外观存在裂纹。
2、电性能测试：对2pcs样品及5pcs其他品牌样品进行电性能测量，具体测量数据见下表：
测量结果：2pcs样品电性能均不合格；客户提供5pcs其他品牌样品电性能均合格。
3、DPA分析：对2pcs不良样品、取1pcs其他品牌样品进行DPA研磨，具体研磨结果如下：
DPA研磨结果：
2pcs样品经过研磨发现样品内部均存在烧毁的痕迹(镍熔融形成的金属球)，从研磨的DPA样式看，内部存在裂纹，1#样品的裂纹在该切片位置未跨越烧毁区域，2#样品跨越烧毁区域。
造成此类不良的原因可能为机械应力导致产品内部产生裂纹，进而通电烧毁失效。
4、机械应力裂纹产生原理
MLCC的陶瓷体是一种脆性材料。如果PCB板受到弯曲时，它会受到一定的机械应力冲击。当应力超过MLCC的瓷体强度时，弯曲裂纹就会出现。因此，这种弯曲造成的裂纹只出现在焊接之后。
在Bending测试中的典型失效模式：
PCB 板弯曲时在不同位置受到的应力大小不同： 元件装配接近分板点：
PCB 板弯曲导致的开裂（产品摆放方向）：
焊锡量过多引起PCB 板弯曲导致开裂：
应力大小对比：1＞2≈3＞4＞5
开裂产生于产品接近或者垂直于分板：
分板线
过多的焊锡量
5、结论：
5.1、2pcs样品外观存在裂纹；
5.2、2pcs样品电性能均不合格；
5.3、2pcs样品经过研磨发现样品内部存在烧毁痕迹，造成此类不良的原因可能为机械应力导致产品内部产生裂纹，进而通电烧毁失效。
5.4、请客户端排查产品是应用中是否存在以上的类似情况，
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。
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。
400V47电解电容失效分析报告 客户供应商问题发生处 市场反馈品 产品名/型号 400V47uF 部品名铝电解电容器收到反馈 品 时 间 Discipline1 组织成员 ***（技术部长）*** ( 品保部长) *** （工艺工程师） *** （材料工程师）***（制造部长）***（品质主管） 日期/时间：2009年12月29日 Discipline2 问题描述 收到***司400V47uF市场反馈品（14只，见下图1）。 图1 Discipline3 原因分析 一.外观质量： 1.不良品生产年代分类情况： 序号 套管线号 生产时间 数量 NO1 U-5 2006年 1 NO2 V-3 2007年 10 NO3 W-H 2008年 3 从以上不良品套管表面标识可知，反馈产品为本司2006年-2008年生产产品， 与前几次市场反馈品为同时期生产产品。
43.7nF 95.7 837 33.37nF 261.6 1540 测试结论：容量小、损耗及漏电流大。 有引线产品X线图片 断引线产品图片
透视检查结论： 以上X线透视检查结果表明：反馈品除芯包鼓凸外，其他内部结构无异常。 四、解剖电容器内部结构： 解剖电容器内部结构：橡皮塞老化变形、表面局部有电解液残余（图3），芯包发热干 枯、电解液挥发，但铝壳内壁无击穿打火痕迹（图4）。进一步展开检查芯包内部结构，电 解纸发热局部部位呈焦黄色、阳极箔片脆干，但电解纸及箔片表面无击穿点，而且引线与 箔片铆接质量良好（图5）。 图3 图4 图5 五、原因分析： 以上测试、解析结果表明：此次反馈不良品大部分为同时期生产产品，而且不良现象基本相同，均为典型的长时间使用后的发热失效品。根据电容器发热失效机理，以及我们对该产品的材料工艺配套和制程的进一步追溯分析、组织相关部门的多方讨论意见等，我们分析认为造成该产品多次市场失效的可能原因是： 1.该产品生产时间偏长。虽然 08年才开始陆续使用，存在一定的装机、储存、发运或后续
EIA Code Operation Temperature Range (?C) Temperature Coffcient CLASS I C0G/NP0-55~+1250±30PPM/?C X5R-55~+850±15% X7R-55~+1250±15% X6S-55~+1050±22% Y5V-30~+85-82%~+22% X7S-55~+1250±22% X7T-55~+125-33%~+22% U2J-55~+125-750±120PPM/?C X7U-55~+125-56%~+22% X6T-55~+105-33%~+22% Z5U10~+85-56%~+22% MURATA X8G-55~+1500±30PPM/?C Ⅰ类陶瓷电容器（ClassⅠceramic capacitor） 过去称高频陶瓷电容器（High-frequency ceramic capacitor），介质采用非铁电（顺电）配方，以TiO2为主要成分（介电常 数小于150），因此具有最稳定的性能；或者通过添加少量其他（铁电体）氧化物，如CaTiO3 或SrTiO3，构成“扩展型”温度 补偿陶瓷，则可表现出近似线性的温度系数，介电常数增加至500。这两种介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好。特别适 用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容，以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路，或用于温度补 Ⅱ类陶瓷电容器（Class Ⅱ ceramic capacitor） 过去称为为低频陶瓷电容器（Low frequency ceramic capacitor），指用铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容 器 。这类电容器的比电容大，电容量随温度呈非线性变化，损耗较大，常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗 和电容量稳定性要求不高的电路中。其中Ⅱ类陶瓷电容器又分为稳定级和可用级。X5R、X7R属于Ⅱ类陶瓷的稳定级，而 Y5V和Z5U属于可用级。 CLASS II
陶瓷电容器的特性及选用 陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器，占整个电容器使用数量的50%左右，但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到部品使用的规范化和标准化要求，下面对陶瓷电容器的特性及我司使用中需要注意的事项做一概况说明： 一、陶瓷电容器特性分类： 陶瓷电容器具有耐热性能好，绝缘性能优良，结构简单，价格低廉等优点，但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异，必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分有高频瓷介电容器（1类瓷）和低频瓷介电容器（2类瓷）；按耐压区分有高压瓷介电容器（1KV DC以上）和低压瓷介电容器（500V DC以下），现分述如下： 1．高频瓷介电容器（亦称1类瓷介电容器） 该类瓷介电容器的损耗在很宽的范围内随频率的变化很小，并且高频损耗值很小,（tanδ≤0.15%，f=1MHz），最高使用频率可达1000MHz以上。同时该类瓷介电容器温度特性优良，适用于高频谐振、滤波和温度补偿等对容量和稳定度要求较高的电路。其国标型号为CC1（低压）和CC81（高压），目前我司常用的温度特性组别有CH（NP0）和SL 组，其常规容量范围对应如下： 表中温度系数α C =1/C（C 2 -C 1 /t 2 -t 1 ）X106（PPM/°C），是指在允许温度范围内，温度每变 化1°C，电容量的相对变化率。由上表看出，1类瓷介电容器的温度系数很小，尤其是CH特性，因此也常把1类瓷介电容器中CH电容称为温度补偿电容器。但由于该类陶瓷材
料的介电常数较小，因此其容量值难以做高。因此当需要更高容量值的电容时，则只能在下面介绍的2类瓷介电容中寻找。 2、低频瓷介电容器（亦称2类瓷介电容器） 该类瓷介电容的陶瓷材料介电常数较大，因而制成的电容器体积小，容量范围宽，但频率特性和温度特性较差，因此只适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路做旁路、耦合、滤波等电路使用。国标型号为CT1（低压）和CT81（高压），其常用温度特性组别和常规容量范围对应如下： 中2R组为低损耗电容，由于其自身温升小，频率特性较好，因而可以用于频率较高的场合。 对低压瓷介电容，当容量大于47000pF时，则只能选择3类瓷介电容器（亦称半导体瓷介电容器），例如：我司大量使用的26-ABC104-ZFX，但该类电容温度特性更差，绝缘电阻较低，只是因高介电材料，体积可以做得很小。因此只适用要求较低的工作电路。如选用较大容量电容，而对容量和温度特性又有较高使用要求，则应选用27类有机薄膜电容器。 3、交流瓷介电容器 根据交流电源的安全性使用要求，在2类瓷介电容器中专门设计生产了一种绝缘特性和抗电强度很高的交流瓷介电容器，亦称Y电容，按绝缘等级划分为Y1、Y2、Y3三大系列，其用途和特性分类如下：
无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高，但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1：10-20。从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。 无源元件的类型很多，多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要，也是用量最大的产品之一。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：
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。
陶瓷电容器的用途 依照电容器的特性，其用途可分成如下几个大类。 1. 利用电容器的直流充放电 1) 产生瞬间大电流：因电容器的短路电流很大，所以它有如下用途： a) 放电加工机 b) 电容式点焊熔接机 c) 闪光灯的电源，如汽车方向灯、照相用闪光灯 d) 着磁机内着磁电流电源部份，其功用系使永久磁铁着磁 2) 产生直流高电压：将多段配置的电容器予以充电，则能产生很高的 直流，如图3-1，能够一段一段地加压上去，而达到很高的电压。 图3-1 图3-2 图3-3 3) 积分及记忆用：计算机的记忆回路或比较回路，常用RC （如图3-2） 来构成回路，以积蓄脉波至某种输出电位（0v ）。 ??==dt v RC idt c v i 110 这种电容器绝缘电阻要高，并且时间常数很长。 4) 吸收涌浪电压（Surge voltage ）：涌浪电压发生时，其电压势必超 过电容器两端的电压，因此该电压就很地被电容器所吸收，做为一个绶衡 的作用。电压过去了，电容器再慢慢地放出电流，以免电路被该电压所破 坏，完成保护的功用。 5) 消除火花：将电容器加于开关或继电器（Relay ）接点的两端，一旦 这开关或继电器动作而发生火花时，则该火花即被电容器所吸收，因此对 继电器和开关产生保护作用，如图3-3。 2. 利用其阻抗特性达成选择性的滤波（Filtering ）效果 1) 一般的电子机器都要用直流电压电源，因此外来的交流电源经过整 流之后即成直流电压，但波形不平均整，若如图3-4加上电容器之后，就 会使波形变得较为平整，若再加上电感L ，及后面一段的电容C ，则波形即
呈平整的直流电压。 2) 耦合作用（Coupling ）：图3-5是一般的放大电路，为了使用两个电 晶体1r T 及2r T 能正常的动作，我们对其三极（C ：集极Collector ；B ：基集 Base ；E ：射集Emitter ）所加的直流电压都不相同，因此我们不能把1C 和 2B 直接连上来。于是加入耦合电容器C C ，因电容器的阻抗c C fC X π21=，直流电源的f =0，则C X →∞，所以直流电通不过，1C 及2B 对直流偏压（Bias ） 而言不能相通。但交流信号可以通过电容器，所以信号就可由第一级传到 第二级。 图3-4 图3-5 3) 旁路作用（By-pass ）：图3-6是一般的电晶体放大电路。通常在射 极处与射极电阻并联一电容器（p C ）使对交流信号0=e R ，以提高交流信 号的增益，此电容器称之为旁路电容器。 设若该回路未加入旁路电容器p C ，则e R 为一负回授元件，即如图 3-7所示，对直流，负回授提高了偏压的稳定性，但对交流，负回授却大大 地减少了该放大器的增益。即： EG BG G E BG BE V V V V V -=+= 此EG V 即为负回授成份。
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
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。
陶瓷电容耐压不良失效分析 美信检测失效分析实验室 摘要： 通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验分析，认为造成陶瓷电容耐压不良原因为二次包封模块固化过程中及固化后应力作用造成陶瓷-环氧界面存在间隙，导致其耐压水平降低。 关键词： 陶瓷电容电容耐压不良电容失效电容失效分析耐压失效分析 1. 案例背景 陶瓷电容器客户端耐压不良。 2.分析方法简述 （1）通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验后，发现NG样品均存在明显的陶瓷-环氧界面脱壳，产生了气隙，此气隙的存在会严重影响电容的耐压水平。从测试结果，可以明显看到在陶瓷-环氧分离界面的裂缝位置存在明显的碳化痕迹，且碳化严重区域基本集中在边缘封装较薄区域，而OK样品未见明显陶瓷-环氧界面脱壳分离现象。 （2）NG样品与OK样品结构成分一致，未见结构明显异常。失效的样品是将未封样品经焊接组装灌胶，高温固化后组成单元模块进行使用的。取样品外封环氧树脂进行玻璃转化温度测试，发现未封样品的外封环氧树脂玻璃转化温度较低，怀疑因为灌胶的高温超过了陶瓷电容的环氧树脂封体的玻璃转化温度，达到了其粘流态，导致陶瓷基体和环氧界面脱粘产生气隙。随着环氧树脂固化冷却过程体积收缩，产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中，并作用于陶瓷-环氧界面，劣化界面的粘结，此时的形变就很难恢复。然后在外部电场力（耐压加电测试）的作用下，在间隙路径上产生了弱点击穿。
图1.样品外观典型外观 对委托方提供的样品进行金相切片，NG 样品环氧树脂封层和陶瓷基材分层明显，两电极间的裂缝通路上有碳化的痕迹，OK 样品未见异常。 图2. NG 样品金相切片照片（500X, 100X ） 图3. OK 样品金相切片照片（500X, 200X ） 样品切片后，对剖切面进行SEM/EDS 分析，NG 样品环氧树脂和陶瓷基材分层明显，且有明显的碳化痕迹 陶瓷基 外封树脂 电极 碳化严重区域 电极 外封树脂 陶瓷基
元器件的失效模式总结 Beverly Chen 2016-2-4 一、失效分析的意义 失效分析（Failure Analysis）的意义在于通过对已失效器件进行事后检查，确定失效模式，找出失效机理，确定失效的原因或相互关系，在产品设计或生产工艺等方面进行纠正以消除失效的再次发生。 一般的失效原因如下： 二、失效分析的步骤 失效分析的步骤要遵循先无损，后有损的方法来一步步验证。比如先进行外观检查，再进行相关仪器的内部探查，然后再进行电气测试，最后才可以进行破坏性拆解分析。这样可以避免破坏性的拆解破坏证据。拿到失效样品，首先从外观检查开始。 1. 外观检查：收到失效样品后，首先拍照，记录器件表面Marking信息，观察器件颜色外观等有何异常。 2.根据器件类型开始分析：
2.1贴片电阻，电流采样电阻 A: 外观检查，顶面覆盖保护层有针状圆形鼓起或黑色击穿孔->内部电阻层烧坏可能->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁可能->可能原因：过电压或过电流烧毁—>检查改电阻的稳态功率/电压或者瞬时功率/电压是否已超出spec要求。 Coating 鼓起并开裂黑色击穿点 ●可失效样品寄给供应商做开盖分析，查看供应商失效报告：如发现烧毁位置位于激光切 割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑调整应用电路，降低电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。 激光切割线 去除coating保护层后，可以看到烧毁位置位于激光切割线旁边，该位置电应力最集中。 B: 外观检查，顶面底面均无异常->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁或者电极因硫化断开或阻抗增大->检查改电阻的稳态功率或者瞬时功率是否已超出spec要求，如有可能是过电压或过功率烧毁；应力分析在范围内，考虑硫化->失效样品寄给供应商分析。查看供应商失效报告： ●如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑降低应用电 路中的电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。 ●如果测试发现保护层附近电极硫元素含量高且电极沿保护层边缘发生断裂情况，可确认 是应用中硫化物污染导致银电极被硫化生成AgS而断开需确认应用环境是否硫含量比较高。如果有必要，更换为抗硫化电阻。
补偿电容器故障原因分 析 Revised by Petrel at 2021
补偿电容器故障原因分析 摘要：电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。对造成电容器损坏进行了分析，不论从设计、安装、运行管理、产品质量等各个方面都存在一定问题，应引起重视。 关键词：补偿电容器；故障；分析 宜宾电业局从1997年开始在电网中投入补偿电容器，现在已有城中、竹海、叙南、吊黄楼、九都、方水、龙头等7个变电站共12组补偿电容器在网运行。几年来的运行情况其损坏是比较严重的，电容器损坏率在15%～20%，严重地影响电网的安全运行和造成较大的经济损失。电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。究其原因，造成电容器损坏的原因大致有以下几个方面。 1?谐波的影响 宜宾电网的谐波问题是比较突出的，1990年电科院曾将宜宾电网列为全国的谐波监测点之一。一般认为三次谐波在变压器二次侧的三角形接线中流通，不会进入电容器组，因此，主要是抑制五次谐波及以上的谐波分量，由此而选用6%电容器组容抗量的串联电抗器。但实际运行中发现，变压器的三角形结线不能完全消除三次谐波，不能阻止三次谐波穿越变压器，主要是因为变压器电源侧三相谐波分量不平衡，其次是变压器二次侧除电容器外还带有谐波发生源的电力负荷，按前述所配置的6%串联电抗器对于三次谐波仍然呈容性，三次谐波进入电容器后将被放大，这对电容器组定有较大的影响。为此，为抑制三次谐波的一个办法，根据计算装设感抗为13%电容器容抗值的串联电抗器，加大串联电抗器的感抗，以阻止三次谐波进入电容器，但这将使电容器的端电压增高15%，这是正常运行所不允许的。由此必须更换更高耐受电压的电容器，这将增加较大投资。另一办法是装设三次谐波滤波器，它既可以减少谐波对电容器的影响又可以避免三次谐波侵入电网，同时使电网的电压质量得到改善。但是如果谐波来自变压器的电源侧电网，则三次谐波将穿越变压器，通过滤波器后使谐波放大，这对电网电压质量及对变压器运行带来不利影响。电容器允许的1.3(1.35)倍的额定电流下连续运行，如果电容器装有6%串联电抗器来限制了五次及以上的谐波分量，那电容器中只通过基波及三次谐波，电容器中电流的有效
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；
由于贴片电容的材质是高密度、硬质、易碎和研磨的MLCC，所以在使用过程中，需要十分谨慎。经有关工程师分析，以下几种情况容易造成贴片电容的断裂及失效： 1、贴片电容在贴装过程中,若贴片机吸嘴头压力过大发生弯曲,容易产生变形导致裂纹产生; 2、如该颗料的位置在边缘部份或靠近边源部份,在分板时会受到分板的牵引力而导致电容产生裂纹最终而失效.建议在设计时尽可能将贴片电容与分割线平行排放.当我们处理线路板时,建议采用简单的分割器械处理,如我们在生产过程中,因生产条件的限制或习惯用手工分板时,建议其分割槽的深度控制在线路板本身厚度的1/3~1/2之间,当超过1/2时,强烈建议采用分割器械处理,否则,手工分板将会大大增加线路板的挠曲,从而会对相关器件产生较大的应力,损害其可靠性. 3、焊盘布局上与金属框架焊接端部焊接过量的焊锡在焊接时受到热膨胀作用力,使其产生推力将电容举起,容易产生裂纹. 4、在焊接过程中的热冲击以及焊接完后的基板变形容易导致裂纹产生:电容在进行波峰焊过程中,预热温度,时间不足或者焊接温度过高容易导致裂纹产生, 5、在手工补焊过程中.烙铁头直接与电容器陶瓷体直接接触,容量导致裂纹产生。焊接完成后的基板变型(如分板,安装等)也容易导致裂纹产生。 多层陶瓷电容(MLCC)应用注意事项 一、储存 为了保持MLCC的性能,防止对MLCC的不良影响储存时注意以下事项： 1.室内温度5~40℃，温度20%~70%RH； 2.无损害气体：含硫酸、氨、氢硫化合物或氢氯化合物的气体； 3.如果MLCC不使用，请不要拆开包装。如果包装已经打开，请尽可能地重新封上。缩带装产品请避 免太阳光直射，因为太阳光直射会使MLCC老化并造成其性能的下降。 请尽量在6个月内使用，使用之前请注意检查其可焊性。 二、物工操作 MLCC是高密度、硬质、易碎和研磨的材质，使用过程中，它易被机械损伤，比如开裂和碎裂（内部开裂需要超声设备检测）。MLCC在手持过程中，请注意避免污染和损伤。手工操作时，建议使用真空挑拣或使用塑料镊子挑拣。 三、预热 焊接过程中，为了减小对器件的热冲击，精确控制的预热是很有必要的，温度的上升率请不要超过4℃/秒，设预热好的温度与焊接最高温度的温度差为△T，则对于0603、0805、1206等尺寸的MLCC，最好△T≤100℃，对于1210、1808、1812、2220、2225等大尺寸的MLCC，最好△T≤50℃。 四、焊接 手焊时，请使用功率不超过30W且温度可调控的烙铁，烙铁头尖的直径不要超过1.2毫米。焊接过程中，请不要用烙铁头直接接触陶瓷体，烙铁的温度不要超过260℃。 对于大尺寸的MLCC，比如1210、1808、1812、2220、2225等，不推荐使用波峰焊和手焊。 五、冷却 焊接后，慢慢冷却MLCC和基板至室温，推荐使用空气自然冷却，以减小焊接处的应力。当进行强制冷却时，温度下降率请不要超过4℃/秒。
特点 FEATURES 型号标示法 ORDERING CODE 用途 APPLICATIONS G G 使用金属镍作为内外电极，端部镀镍，因此可焊性能和耐热性能较好，器 件固定牢靠，可靠性显著提高。 低等效串联电阻 ESR ，吸收噪声能力强。 与钽或铝电解电容相比，更具有以下优点： 允许较大的纹波电流 相同额定电压，外型尺寸更小 较高的绝缘阻抗和击穿电压，可靠性更高 The use of Nickel(Ni) as material for both the internal and external elec-trodes improves the solderability and heat resistance characteristics. This almost completely eliminates migration and raises the level of reli-ability signi? cantly. Low equivalent series resistance(ESR) provides excellent noise absorp-tion characteristics. Compared to tantalum or aluminum electrolytic capacitors these ceramic capacitors offer a number of excellent features, including: Higher permissible ripple current values Smaller case sizes relative to rated voltage Improved reliability due to higher insulation resistance and break-down voltage. General digital circuit Power supply bypass capacitors Liquid crystal modules Liquid crystal drive voltage lines LS I, I C, converters(both for input and output) Smoothing capacitors DC-DC converters (both for input and output)Switching power supplies (secondary side) 一般数字电路 电源旁路电容器液晶模块 液晶驱动电压线路LSI IC 变换器 输入和输出 平滑电容器DC-DC 变换器 输入和输出 开关电源 二次侧 大容量多层陶瓷电容器 HIGH V ALUE MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS G
钽电容器失效分析概述 1、前言 要对电容器进行严谨的失效分析，有必要全面了解电容器的结构。电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型：钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等（见表1）。每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。如同三明治一样，简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间，通过导体施加偏置电压。电容器容量（C）由如下等式给出，其中e,A和t分别表示介电常数，表面积以及厚度。 C = e A/t (等式1) 表1 不同类型的电容器 方式是增加等式1中的“A”表面积。不同类型电容器获得的方式是不同的。比如钽电容器，可通过使用多孔钽阳极来获得（高比表面积），通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。 一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块（MnO2 或是导电层），在小的容积中生成高容量（见图1）。一般固体钽电容器使用在100V以下，其中多数情况下是使用在50V以下。湿式钽电容器（阴极是液体）工作电压可以高一些，可以达到几百伏。 图1 (a)钽电容器结构示意图 (b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极 (c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极
对于陶瓷和薄膜电容器来说，其电介质层和电极材料是分别交互堆积的，这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。几十到上百（陶瓷电容器中）甚至上千（薄膜电容器）电极层堆积起来，已获得需要的容量。 图2 陶瓷电容器的典型结构 因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异（见表1，图1和图2），所以引起电容器失效的原因也有所不同。因此，每一种条件都需有特定的失效分析方法。需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析，包括对电路和应用条件的分析。本文所论述的是片式钽电容器的失效分析概述。 钽电容器的电失效模式可以分成三种类型：高漏电流/短路、高等效串联电阻以及开路/低容量，多数的失效集中在高漏电流/短路上。每一种失效模式都有其自身可能的原因，因此失效分析方法要由失效类型来确定，这在下面会讨论。在讨论破坏性分析之前，有必要在不进一步损坏破坏电容器的条件下尽可能多的获取有关钽电容器的物理和电性能的数据。接触到与电容器有关的背景信息和使用条件，例如电路板的贴装、贮存、使用参数、环境条件、无故障工作时间等等，要尽可能多的收集数据并进行分析，因为单一数据是不能确定出电容器失效的根本原因。图3所列的是片式钽电容器最常见的失效原因（分为使用过程和生产过程两部分），这将有助于对钽电容器进行失效分析。值得注意的是，由使用条件或是生产异常所引起的电容器失效是非常相似的。 图3 引起钽电容器失效的常见原因 （a）高漏电流/短路（b）高ESR 2、非破坏性分析 由于对失效定义的解释是变化的，因此失效分析人员了解电容器失效的类型就变得很重要。在所有的情况中，电容器的验货检验是可以和其产品规范相比较的。此外，无损检验技术的结果
陶瓷電容的溫度特性代碼與溫度系數對照表
178Z6C+10℃+105℃±2.2% 179Z6D+10℃+105℃±3.3% 180Z6E+10℃+105℃±4.7% 181Z6F+10℃+105℃±7.5% 182Z6P+10℃+105℃±10% 183Z6R+10℃+105℃±15% 184Z6S+10℃+105℃±22% 185Z6T+10℃+105℃+22%/-33% 186Z6U+10℃+105℃+22%/-56% 187Z6V+10℃+105℃+22%/-82% 188Z7A+10℃+125℃±1.0% 189Z7B+10℃+125℃±1.5% 190Z7C+10℃+125℃±2.2% 191Z7D+10℃+125℃±3.3% 192Z7E+10℃+125℃±4.7% 193Z7F+10℃+125℃±7.5% 194Z7P+10℃+125℃±10% 195Z7R+10℃+125℃±15% 196Z7S+10℃+125℃±22% 197Z7T+10℃+125℃+22%/-33% 198Z7U+10℃+125℃+22%/-56% 199Z7V+10℃+125℃+22%/-82% 200Z8A+10℃+150℃±1.0% 201Z8B+10℃+150℃±1.5% 202Z8C+10℃+150℃±2.2% 203Z8D+10℃+150℃±3.3% 204Z8E+10℃+150℃±4.7% 205Z8F+10℃+150℃±7.5% 206Z8P+10℃+150℃±10% 207Z8R+10℃+150℃±15% 208Z8S+10℃+150℃±22% 209Z8T+10℃+150℃+22%/-33% 210Z8U+10℃+150℃+22%/-56% 211Z8V+10℃+150℃+22%/-82% 212Z9A+10℃+200℃±1.0% 213Z9B+10℃+200℃±1.5% 214Z9C+10℃+200℃±2.2% 215Z9D+10℃+200℃±3.3% 216Z9E+10℃+200℃±4.7% 217Z9F+10℃+200℃±7.5% 218Z9P+10℃+200℃±10% 219Z9R+10℃+200℃±15% 220Z9S+10℃+200℃±22% 221Z9T+10℃+200℃+22%/-33% 222Z9U+10℃+200℃+22%/-56% 223Z9V+10℃+200℃+22%/-82% 整理：鐘雙球