多层陶瓷电容器泄漏原因

2024-01-16

多层陶瓷电容器泄漏原因

多层陶瓷介质电容器(MLCC),简称片式电容器,是通过将陶瓷介质膜与印刷电极(内部电极)交错堆叠,然后通过一次性高温烧结形成陶瓷芯片而制成的。然后,在芯片的两端密封金属层(外电极),形成类似于单石的结构,也称为单石电容器。MLCC虽然功能简单,但广泛应用于智能手机等电子产品中。一旦发生故障,可能导致电路故障、功能异常,甚至产品燃烧和爆炸等安全问题。其失效模式已成为质量检验和相关工程师关注的焦点。

在各种故障模式中,电容器泄漏(低绝缘阻抗)是最常见的故障类型,主要由制造过程中的内部因素和生产过程中的外部因素引起。

1.内在因素

1.1空洞

在烧结过程中,电容器内部的异物挥发形成的空隙。孔洞会导致电极之间短路,并可能导致电气故障。如果空穴较大,不仅会降低IR,还会降低有效电容值。通电时,可能会由于泄漏而导致腔体局部发热,从而降低陶瓷介质的绝缘性能,加剧泄漏,并导致开裂、爆炸、燃烧等现象。
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1.2烧结裂纹

烧结裂纹通常是由烧结过程中垂直于电极边缘的快速冷却引起的。
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1.3 分层
分层的产生往往是由于层压不良或堆叠后出胶和烧结不足造成的,导致层与层之间的空气混合,以及外部杂质导致的锯齿状横向裂纹的出现。也有可能是由混合不同材料后不匹配的热膨胀引起的。
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2外部因素
2.1热冲击
热冲击主要发生在峰值焊接期间,温度急剧变化,导致电容器内部电极之间出现裂纹。一般情况下,需要通过测量发现,研磨后观察,通常需要用放大镜确认较小的裂纹。在极少数情况下,可能会出现可见的裂纹。
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在热冲击的情况下,建议使用回流焊或减缓波峰焊过程中的温度变化(不超过4-5℃/s),并在清洁面板之前将温度控制在60℃以下。
2.2外部机械应力:由于MLCC的主要成分是陶瓷,在放置部件、隔板和拧入螺钉等过程中,过大的机械应力可能会导致电容器被压碎和破裂,从而导致潜在的泄漏故障。在这一点上,裂纹通常是倾斜的,并且从端子和陶瓷体之间的接合处裂纹。
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2.3焊锡迁移
在高湿度环境中进行焊接可能会导致电容器两端的焊料迁移,导致连接在一起时发生泄漏和短路。原理:将带有印刷电极(内部电极)的陶瓷介电膜交错堆叠,然后进行一次性高温烧结,形成陶瓷芯片。然后,在芯片的两端密封金属层(外部电极),以实现所需的电容值和其他参数特性。
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结构原理

分类:

根据温度特性、材料和生产工艺。MLCC可分为以下类型:NPO、C0G、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。NPO和C0G具有稳定的温度特性、小电容和高价格;Y5V和Z5U具有高温特性、大电容值和低价格;X7R和X5R介于上述两者之间。除以材料大小。大致可分为3225、3216、2012、1608、1005、0603和0402,值较高。尺寸更宽更厚。最常用的是3225,最小的是0402。在便携式产品中广泛使用的芯片多层陶瓷电容器(MLCC)材料根据温度特性主要可分为两类:基于BME的C0G产品和低ESR选择的X7R(X5R)产品。


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