陶瓷貼片電容破裂失效的原因和解決辦法

基于疊層陶瓷貼片電容（MLCC）出色的高可靠性及低成本優(yōu)勢(shì)被普遍應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)，使得其贏得了巨大的市場和優(yōu)先選擇地位，當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路中需要用到電容時(shí)，它們常常成為首選。但是在某一特定環(huán)境下，由于元器件的陶瓷部分破裂會(huì)發(fā)生一些問題。當(dāng)元器件焊接到電路板后，這些失效通常由機(jī)械破壞產(chǎn)生；當(dāng)電路板誤操作或在極其苛刻的環(huán)境條件下組裝，也會(huì)導(dǎo)致失效。本文將著重分析貼片電容斷裂失效的成因以及如何最大程度的避免該種失效的發(fā)生。

貼片電容斷裂失效的成因：

在貼片電容失效的原因中，斷裂是最普遍的失效模式。究其原因首先是因?yàn)樘沾刹牧系奶匦栽斐傻钠浜苡锌赡茉诮M裝的過程中因?yàn)椴僮鞑划?dāng)或是在特殊的環(huán)境下出現(xiàn)破裂。彎曲附有元件的印刷電路板，最普遍的一個(gè)結(jié)果就是導(dǎo)致MLCC元件的破裂。這種彎曲是在組裝生產(chǎn)和惡劣的操作條件下機(jī)械導(dǎo)致的外力造成的。最壞的情形，一個(gè)低阻值的電阻破裂失效會(huì)導(dǎo)致極高的溫度，當(dāng)其直接連接到電源線并有充足電流通過時(shí)電路板的直接區(qū)域?qū)?huì)造成毀滅性的破壞。
很典型的，板子的彎曲會(huì)導(dǎo)致陶瓷電容焊接到印刷電路板的部分產(chǎn)生裂痕，并且裂痕會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大至陶瓷電容焊接部分高度的一半。如下圖所示：

圖1，標(biāo)準(zhǔn)的MLCC終端展示典型的板子彎曲造成的破裂

貼片電容斷裂帶來的風(fēng)險(xiǎn)

多層陶瓷電容破裂可以說是高成本高能量應(yīng)用的最大問題，因?yàn)樵趹?yīng)用高電流的電路上將會(huì)造成更大的破壞。高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用包括汽車，電源，轉(zhuǎn)換器，電信，基站，個(gè)人電腦和筆記本電腦，PDA，醫(yī)學(xué)和使用儀器上。一般來說所有電路板組裝的產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都容易受到陶瓷電容失效的影響，另外一些因?yàn)榭量痰墓ぷ鳝h(huán)境易受失效的攻擊。
汽車部分就是行業(yè)中的一個(gè)例子，在這個(gè)行業(yè)中陶瓷電容失效已經(jīng)被廣泛的公認(rèn)是其應(yīng)用中的一個(gè)危急的失效。陶瓷電容在汽車電子領(lǐng)域新興的趨勢(shì)包括為可靠性比較高的原件作驅(qū)動(dòng)，原件小型化，多功能化以及安置在汽車上高溫及高要求環(huán)境中的集成電路中譬如引擎, 傳動(dòng)器, 和傳動(dòng)箱里。汽車電子系統(tǒng)制造商因此在認(rèn)可陶瓷電容器的極限和幫助為陶瓷電容 產(chǎn)品定義一個(gè)更合適的將來充當(dāng)一個(gè)重要角色。
電源和轉(zhuǎn)換器技術(shù)也同樣要求防止破裂失效。預(yù)先發(fā)展陶瓷電容技術(shù)是為了使它能更多的應(yīng)用在電源上，這些發(fā)展包括與原來電容技術(shù)相比更高的電容值和更低的等效串聯(lián)電阻（ESR）。
原器件的失效，譬如陶瓷電容那樣在許多應(yīng)用中由于機(jī)械力和機(jī)械熱力可以危及安全系統(tǒng)并且停止整個(gè)系統(tǒng)的操作。另外對(duì)汽車和電源制造商而言，高端模塊產(chǎn)品失效帶來的不僅是經(jīng)濟(jì)上的問題，同樣也會(huì)影響到公司的名譽(yù)。更令人不安的是當(dāng)陶瓷電容在48伏電壓時(shí)或者是線性提供一個(gè)帶有少量amps的12伏電壓（很容易存在于汽車電池中）時(shí)短路，將會(huì)達(dá)到1000攝氏度左右的溫度，這將會(huì)潛在的引起巨大的破壞。如需了解更多有關(guān)貼片電容斷裂失效或其他產(chǎn)品選型問題，請(qǐng)咨詢南京南山半導(dǎo)體tiganxie.com.cn技術(shù)部在線客服。

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