陶瓷电容器失效模式与机理分析

陶瓷电容最主要的失效模式陶瓷电容，听到这个名字，大家可能觉得有点陌生，但其实它在我们的日常生活中可是随处可见的哦。

无论是手机、电脑，还是家里的电器，陶瓷电容都像一位默默无闻的英雄，帮助我们设备正常运行。

不过，英雄也有倒霉的时候，陶瓷电容也会出现失效，那可就麻烦了。

今天咱们就聊聊陶瓷电容最主要的失效模式，轻松愉快地了解这些小家伙的那些事儿！1. 失效模式概述说到失效模式，首先我们得知道，陶瓷电容的失效可不是小事儿，往往影响到整个电路的正常工作。

就像一个乐队里，某个乐器出问题了，整个乐曲都得停下来。

这可真是让人头疼的事儿啊！陶瓷电容主要的失效模式大致可以分为几个类型，像是内部短路、漏电流增大、机械破坏等等。

这些问题发生的时候，电容的性能就会大打折扣，严重的时候甚至会导致电路故障。

1.1 内部短路首先说说内部短路，这可是陶瓷电容的“老大难”问题。

想象一下，如果电容内部的某些材料发生了意外接触，就像两个好朋友突然吵起来一样，整个电路就会出现问题。

这种情况通常是因为制造过程中的瑕疵，或者使用环境不当造成的。

短路发生后，电容就像是一个失去力量的士兵，完全无法发挥应有的作用。

对电路的影响可不小，可能导致设备直接报废，真是让人心痛啊！1.2 漏电流增大再来聊聊漏电流增大，这就像是个“隐形杀手”。

通常情况下，陶瓷电容的漏电流应该是很小的，就像是微风拂过，轻轻无声。

但一旦漏电流增大，就会让电容的性能受到很大影响。

你想啊，漏电流就像是个没头脑的小孩，随便乱跑，根本无法控制。

这个问题通常跟电容的材质、温度、湿度有关系。

所以在设计和选用陶瓷电容的时候，得小心翼翼，避免这种情况的发生。

2. 机械破坏说到机械破坏，咱们就得提提陶瓷电容的脆弱性。

虽然它看上去坚固，但其实一不小心就可能会受伤。

比如在焊接或者安装的过程中，稍微用力过猛，就可能导致电容外壳破裂，内部结构受损。

这种情况就像是一个明星被狗仔队偷拍了私密瞬间，瞬间失去了光彩。

电容失效分析概述a、某电源在市场因吸收陶瓷电容炸裂烧毁，造成市场批量整改，以及对用到此陶瓷电容其它产品线模块进行长达近一年的风险评估试验。

b、在某充电机模块的生产过程中，老化时薄膜电容器连续失效，导致二极管烧毁。

原因分析a、陶瓷电容失效分析陶瓷电容作为PFC二极管的阻容吸收电路和输出整流二极管的RCD吸收电路，经对失效批次电容测试容量和电压满足要求，损耗高于规格书要求。

由于该电源是密封使用，环境温度较高，损耗高电容的发热就高，电容温度超过最高使用温度，随着时间的延长，电容自身损耗不断上升，由于自身温升和环境无法达到热平衡，不断恶化，最终导致电容出现热击穿，发生电容炸裂。

后查实为供应商擅自换料造成，认为满足电压和容量要求就可以了。

b、薄膜电容失效分析薄膜电容器用于二极管吸收电路，电容额定压630VDC，电路中正常尖峰小于200V，满足降额要求。

失效电容器外观良好，无损坏痕迹。

用LCR表测试，失效样品均无容量，引脚间呈开路状态。

解开电容器塑料封装，引线以及引线与喷金层焊接良好，喷金层与芯子连接部位有发黑痕迹；展开电容器芯子金属化膜，部分失效电容器金属化膜光亮平整完好，另一部分金属化膜已经发热变形。

初步判断为电路dv/dt过大导致电容器失效。

测试电路中电压波形，发现dv/dt 为3000V/μs，但选用的薄膜电容器dv/dt最大值只有40V/μs。

为验证失效模式，取一批新电容器，初测正常，上机老化后，电容器80-90％失效，排除厂家来料质量问题，确定该电容器不适合在该电路中使用。

解决方案a、陶瓷电容选用低损耗同容量同电压物料，应用多年未发现失效。

对于陶瓷电容，因介质不同、相同容量和电压的电容，其损耗差别很大。

如选型仅从电压等级和容量上来考虑，会造成误选，因此类失效，生产中不会立即表现，易造成市场上严重损失。

b、所有单板（包括半成品、成品以及发货产品）此位置使用的该电容器全部更换为同规格dv/dt较大的双面金属化聚丙烯电容器后问题解决。

全面的M1CC失效分析案例课件Q：M1CC电容是什么结构的呢？A：多层陶瓷电容器是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极）制成的电容。

TerminationsM1CC电容特点：机械强度：硬而脆，这是陶瓷材料的机械强度特点。

热脆性：M1eC内部应力很复杂，所以耐温度冲击的能力很有限。

Q：M1CC电容常见失效模式有哪些？A：焊接锡量不当r组装缺陷《［墓碑效应多层陶瓷J （陶瓷介质内空洞电容器缺陷］f内在因素«电极内部分层I本体缺陷1浆料堆积（机械应力【外在因素《热应力I电应力Q：怎么区分不同原因的缺陷呢？有什么预防措施呢？当温度发生变化时，过量的焊锡在贴片电容上产生很高的张力，会使电容内部断裂或者电容器脱帽，裂纹一般发生在焊锡少的一侧；焊锡量过少会造成焊接强度不足，电容从PCB板上脱离，造成开路故障。

2、墓碑效应(d)Norma1图3墓碑效应示意图在回流焊过程中，贴片元件两端电极受到焊锡融化后的表面张力不平衡会产生转动力矩，将元件一端拉偏形成虚焊，转动力矩较大时元件一端会被拉起，形成墓碑效应。

原因：本身两端电极尺寸差异较大；锡镀层不均匀；PCB板焊盘大小不等、有污物或水分、氧化以及焊盘有埋孔；锡膏粘度过高，锡粉氧化。

措施：①焊接之前对PCB板进行清洗烘干，去除表面污物及水分；②进行焊前检查，确认左右焊盘尺寸相同；③锡膏放置时间不能过长，焊接前需进行充分的搅拌。

本体缺陷一内在因素1、陶瓷介质内空洞图4陶瓷介质空洞图原因：①介质膜片表面吸附有杂质；②电极印刷过程中混入杂质；③内电极浆料混有杂质或有机物的分散不均匀。

2、电极内部分层图5电极内部分层原因：多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。

瓷膜与内浆在排胶和烧结过程中的收缩率不同，在烧结成瓷过程中，芯片内部产生应力，使M1CC产生再分层。

预防措施：在M1CC的制作中，采用与瓷粉匹配更好的内浆，可以降低分层开裂的风险。

电子产品组装中陶瓷电容常见失效模式及改善建议电子产品中常见的陶瓷电容失效模式有漏电、断线、破裂等。

以下是对这些失效模式的分析以及改善建议。

1.漏电：陶瓷电容的漏电是指电容器在工作过程中出现电流通过绝缘材料，导致电容器失效。

这可能是由于陶瓷电容的绝缘层质量不良引起的，也可能是由于电容器使用环境中的湿度过高引起的。

改善建议：a.选择高质量的陶瓷电容器，确保陶瓷材料具有良好的绝缘性能。

b.控制电容器使用环境中的湿度，避免湿度过高导致漏电。

2.断线：陶瓷电容器的断线通常发生在电容器的引线位置。

这可能是由于工艺不良引起的，也可能是由于电容器的引线材料质量不良引起的。

改善建议：a.提高制造工艺的质量控制，确保电容器引线与电容体之间的连接牢固可靠。

b.选择高质量的引线材料，确保引线的连接性能良好。

3.破裂：陶瓷电容器的破裂通常发生在电容器的外壳上。

这可能是由于外界应力过大引起的，也可能是由于制造工艺不良引起的。

改善建议：a.设计和选择合适尺寸的陶瓷电容器，以满足实际应用场景的需求，避免外界应力过大。

b.提高制造工艺的质量控制，确保电容器外壳的强度满足要求。

此外，还有几个改善建议适用于以上三种常见失效模式：a.进行多次的温度循环测试，以确保陶瓷电容能够在不同温度范围下稳定工作。

b.对陶瓷电容器进行严格的耐压测试，以确保其能够在额定电压范围内正常工作。

c.对陶瓷电容器进行振动和冲击测试，以确保其能够在不同振动和冲击条件下正常工作。

综上所述，在电子产品的组装中，陶瓷电容常见的失效模式是漏电、断线和破裂。

为了改善这些失效模式，应选择质量优良的陶瓷材料和引线材料，改善制造工艺的质量控制，并进行必要的温度循环、耐压、振动和冲击测试等。

这些措施可以确保陶瓷电容器在电子产品中的可靠性和稳定性。

陶瓷电容失效模式和失效机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述陶瓷电容是一种常见且广泛应用于电子设备中的元件。

它具有体积小、重量轻、稳定性高、温度特性好等优点，因此在各个领域都有着广泛的应用。

然而，陶瓷电容在使用中也会出现失效现象，导致其功能无法正常发挥或完全失去功能。

了解陶瓷电容的失效模式和失效机理对于设计和维护电子设备至关重要。

1.2 文章结构本文将首先对陶瓷电容进行概念和应用领域的介绍，接着对其失效模式进行分类和定义，并简要介绍相关的失效机理。

随后，我们将分别详细探讨两种常见失效模式及其相关要点，并提供实际示例加以说明。

最后，本文将总结研究成果并展望未来的研究方向。

1.3 目的本文旨在提供一个系统且全面的概述，以帮助读者更好地了解陶瓷电容的失效模式和失效机理。

通过清晰地描述每种失效模式及其相关要点，并给出实例以加深理解，读者将能够发现并解决陶瓷电容在实际应用中可能出现的问题，并提供改进和优化的方向。

此外，本文也为未来相关研究提供了参考和展望。

以上是“1. 引言”部分的内容，希望对你的长文撰写有所帮助。

2. 陶瓷电容失效模式和失效机理概述2.1 陶瓷电容概念和应用领域陶瓷电容是一种广泛使用于电子产品中的passives 元件，其主要由导体和绝缘体构成。

导体常采用金属，例如银或钨，并具有可靠的电导性能。

绝缘体通常采用陶瓷材料，如硬陶瓷（多为氧化铁、氧化锰、二氧化硅等），以提供良好的介电性。

由于其优异的特性，陶瓷电容被广泛应用于各种电子设备中，包括通信设备、计算机及消费类电子产品等。

它们常用于储存与释放电能、稳定电流和阻抗匹配等功能。

2.2 失效模式分类和定义对于陶瓷电容而言，失效模式指元件在使用过程中可能出现的故障或损坏类型。

这些失效模式可以基于不同因素进行分类，如环境条件、操作方式和设计问题等。

常见的陶瓷电容失效模式包括但不限于以下几种：a) 短路：陶瓷电容内部存在导体间接触或导体与外壳产生直接短路现象。

电容失效模式和失效机理
电容器是一种常见的电子元件，它们在电子设备中起着储存电荷和滤波的重要作用。

然而，电容器也会出现失效，主要有以下几种模式和机理：
1. 电容漏电流增加，电容器在使用过程中，由于介质老化或者制造过程中的缺陷，会导致电容器的绝缘性能下降，从而使得电容器的漏电流增加。

这种失效模式会导致电路中的电流泄露，影响整个电路的性能。

2. 电容器内部短路，电容器内部的金属层或电介质层可能会出现短路现象，导致电容器无法正常工作。

这种失效模式会导致电路中的电压异常，甚至损坏其他元件。

3. 电容器老化，随着使用时间的增加，电容器的性能会逐渐下降，如电容值减小、损耗角正切值增大等，最终导致电容器失效。

这种失效模式是由于电容器内部材料的老化和疲劳造成的。

4. 电容器机械损坏，在运输、安装或使用过程中，电容器可能会受到机械振动或冲击，导致内部连接不良或元件损坏，从而引起
电容器失效。

总的来说，电容器的失效主要是由于材料老化、制造缺陷、外部环境等因素引起的。

为了延长电容器的使用寿命，可以采取合适的工作条件、定期检测和维护等措施，以确保电容器的可靠性和稳定性。

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。