電容阻值降低及漏電檢測
概述
本文通過無損分析、電性能測試、結(jié)構(gòu)分析和成分分析，得出導(dǎo)致電容阻值下降、電容漏電是多方面原因共同作用的結(jié)果：（1）MLCC本身內(nèi)部存在介質(zhì)空洞（2）端電極與介質(zhì)結(jié)合處存在機械應(yīng)力裂紋（3）電容外表面存在破損。
1.案例背景
MLCC電容在使用過程中出現(xiàn)阻值降低、漏電失效現(xiàn)象。
2.分析方法簡述
透視檢查NG及OK樣品均未見裂紋、孔洞等明顯異常。
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從PCBA外觀來看，組裝之后的電容均未受到嚴重污染，但NG樣品所受污染程度比OK樣品嚴重，說明電容表面的污染可能是引起電容失效的潛在原因。EDS能譜分析可知，污染物主要為助焊劑與焊錫的混合物，金屬錫所占的比例約為16(wt.)%。從電容外觀來看，所有樣品表面均未見明顯異常，如裂紋等。
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利用數(shù)字萬用表分別測試NG電容和OK電容的電阻，并將部分失效樣品機械分離、清洗后測試其電阻，對電容進行失效驗證。電學(xué)性能測試表明，不存在PCB上兩焊點間導(dǎo)電物質(zhì)（污染物）引起失效的可能性，失效部位主要存在于電容內(nèi)部。
對樣品進行切片觀察，OK樣品和NG樣品內(nèi)部電極層均連續(xù)性較差，且電極層存在孔洞，雖然電極層孔洞的存在會影響電容電學(xué)性能，但不會造成電容阻值下降，故電極層孔洞不是電容漏電的原因。
對NG樣品觀察，發(fā)現(xiàn)陶瓷介質(zhì)中存在孔洞，且部分孔洞貫穿多層電極，孔洞內(nèi)部可能存在水汽或者離子（外來污染），極易導(dǎo)致漏電，而漏電又會導(dǎo)致器件內(nèi)局部發(fā)熱，進一步降低陶瓷介質(zhì)的絕緣性從而導(dǎo)致漏電的增加，形成惡性循環(huán)；左下角端電極與陶瓷介質(zhì)結(jié)合處存在機械應(yīng)力裂紋，可導(dǎo)電的污染物可夾雜于裂紋中，導(dǎo)致陶瓷介質(zhì)的介電能力下降而發(fā)生漏電，使絕緣阻值下降，此外裂紋內(nèi)空氣中的電場強度較周邊高，而其擊穿電場強度卻遠比周邊絕緣介質(zhì)低，從而電容器在后續(xù)工作中易被擊穿，造成漏電；除此之外，電容表面絕緣層存在嚴重破損，裂紋已延伸至內(nèi)電極，加之表面污染物的存在，在惡劣潮濕環(huán)境下就會與端電極導(dǎo)通，形成漏電。
對比失效樣品，OK樣品電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)成分一致，內(nèi)電極為Ni電極，電極層連續(xù)性較差，且存在較多細小孔洞。但并未發(fā)現(xiàn)貫穿相鄰電極的孔洞和機械應(yīng)力裂紋的存在，電容表面破損程度亦較低，故不存在漏電現(xiàn)象。
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3.分析與討論
多層陶瓷電容器（MLCC）本身的內(nèi)在可靠性十分優(yōu)良，可長時間穩(wěn)定使用。但如果器件本身存在缺陷或在組裝過程中引入缺陷，則會對可靠性產(chǎn)生嚴重的影響。陶瓷多層電容器（MLCC）失效的原因一般分為外部因素和內(nèi)在因素。內(nèi)在因素包括: 陶瓷介質(zhì)內(nèi)空洞、介質(zhì)層分層；外部因素包括：熱應(yīng)力裂紋及機械應(yīng)力裂紋。
1)陶瓷介質(zhì)內(nèi)的孔洞
所謂的陶瓷介質(zhì)內(nèi)的孔洞是指在相鄰電極間的介質(zhì)層中存在較大的孔洞，這些孔洞由于內(nèi)部可能含有水汽或離子，在端電極間施加電壓時，降低此處的耐壓強度，導(dǎo)致此處發(fā)生過電擊穿現(xiàn)象。
2)介質(zhì)層分層
多層陶瓷電容的燒結(jié)為多層材料堆疊共燒，燒結(jié)溫度在1000℃以上。層間結(jié)合力不強，燒結(jié)過程中內(nèi)部污染物揮發(fā)，燒結(jié)工藝控制不當都可能導(dǎo)致分層的發(fā)生。值得一提的是，某些分層還可能導(dǎo)致陶瓷介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，或在介質(zhì)層內(nèi)出現(xiàn)斷續(xù)的電極顆粒等，這些都與電容器的生產(chǎn)工藝有關(guān)。分層的直接影響是絕緣電阻降低，電容量減小。
3)熱應(yīng)力裂紋
實際