MLCC電容燒損失效機理分析及改善建議

1.失效背景

馬達產(chǎn)品在客戶端運行一段時間后，發(fā)生功能失效。經(jīng)過初步檢測，新陽檢測中心（下文簡稱中心）判斷該問題是組件中的MLCC電容發(fā)生失效導(dǎo)致的。

2.檢測分析

2.1失效樣品的外觀分析

電容有明顯開裂現(xiàn)象，但電容表面整體未見燒損碳化痕跡。

2.2電容切片斷面的分析

經(jīng)過邊研磨邊觀察的方式分析得出，在電容電極兩端均檢出有約45°的裂紋。同時，在PCB層有燒損與碳化的現(xiàn)象。并且電容內(nèi)部電極之間有打火燒損異常。

電容研磨至陶瓷層剛?cè)サ舻奈恢脮r觀察，燒損主要集中于PCB的PAD位置，電容面未見明顯燒灼異常，電容兩端有明顯的約45°裂紋異常。

電容研磨至約1/3位置時觀察， PCB燒黑碳化、分層，電容面未見明顯燒灼異常，電容兩端有明顯的約45°裂紋異常，且呈現(xiàn)碎裂狀態(tài)。

電容研磨至約1/2位置時觀察， PCB燒黑碳化、分層，電容面有明顯開裂，燒損區(qū)域，電容兩端有明顯的約45°裂紋異常，且呈現(xiàn)碎裂狀態(tài)。

根據(jù)電容斷面燒損區(qū)域局部圖顯示，說明層間發(fā)生了短路異常。

根據(jù)燒損區(qū)域SEM分析圖顯示，說明異常位置存在開裂狀態(tài)。

3.失效機理分析

3.1不良分析

電容失效特征：

①電容端電極位置從外向內(nèi)貫穿性45°裂紋，且裂紋延伸至內(nèi)電極層；

②電容內(nèi)部燒損位置，有貫穿性裂紋；

③PCB基材位置受到了高熱影響，發(fā)生燒損、碳化、分層，電容沒有比較嚴(yán)重的爆裂及燒灼點。

失效原因分析：

①電容端電極45°裂紋，是典型的應(yīng)力裂紋。且該裂紋從外向內(nèi)貫穿，電容燒損點呈現(xiàn)非聚集性、非點擴散性特征。因此，判斷該電容先前已有裂紋產(chǎn)生。

②裂紋在后續(xù)的過程中延展、貫穿，導(dǎo)致內(nèi)部電極層錯位短路，形成電阻效應(yīng)，產(chǎn)生高熱，使PCB基材高溫碳化、分層。

③電容內(nèi)部在電流作用下發(fā)生燒損，造成內(nèi)部電極片層產(chǎn)生裂紋及燒損點。

3.2改善建議

針對電容失效機理的分析，電容應(yīng)力裂紋可能是失效的根本原因。因此，建議對電容可能受到的應(yīng)力進行工藝分析（應(yīng)力測試），包含PCB分割、組裝等。

4.總結(jié)

MLCC電容燒損失效是一種綜合性因素導(dǎo)致的結(jié)果，需要從發(fā)生本質(zhì)上，結(jié)合MLCC電容結(jié)構(gòu)特征，進行綜合性的分析。本文借用電容燒損一案，通過電容斷面的失效特征分析，判斷失效機理，為大家提供一種可以借鑒的分析思路和方法。