MLCC电容器失效分析
TopGun实验室 2024-09-26

MLCC:Multi-layer Ceramic Capacitors是片式多层磁介电容器英文缩写,MLCC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),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。

MLCC除有电容器“隔直通交”的通性特点外,其还有体积小、比容大、寿命长、可靠性高和适合表面安装等特点。随着世界电子行业的飞速发展,作为电子行业的基础元件,片式多层磁介电容器也以惊人的速度向前发展,每年以10%~15%的速度递增。随着片式多层磁介电容器可靠性和集成度的提高,其使用的范围越来越广,广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备。

MLCC的结构主要包括三大部分:陶瓷介质,金属内电极,金属外电极。MLCC是一个多层叠合的结构,简单地说它是由多个简单平行板电容器的并联体,如下图所示。

MLCC在实际使用中发生失效,投递给上游分析一般只有两个结论:机械应力导致裂纹和EOS。机械应力导致MLCC失效的原因是瓷体产生裂纹,水汽侵入后导致绝缘下降失效;而EOS失效,大部分情况下并非真正有过电应力存在,而是MLCC自身存在“缺陷”。

接下来介绍一个MLCC“EOS”的案例,并从故障现象推导找到导致“EOS”的根因

外观和电性测试:TOP面可见明显裂纹,未见明显的机械撞击痕迹;电性测试绝缘不良

制样切片:MLCC外部裂纹对应位置发现电极熔融和因短路过热导致的电极分层,同时在其他位置发现电极结瘤

失效根因分析:电极结瘤导致耐压强度降低发生击穿


MLCC的“EOS”失效,90%的情况下并不存在真正的过电应力,如何透过现象找到问题的本质需要工程师对元器件的结构、生产工艺、失效机理有一定的了解,硬件十万个为什么有一本书专门介绍了各类无源器件的基础知识,是一本很好的科教书和工具书。




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