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陶瓷电容短路失效原因分析

嘉峪检测网        2021-11-02 22:54

1、机械应力导致电容失效

 

      陶瓷电容最坑的失效就是短路了,一旦陶瓷电容短路,产品无法正常使用,危害非常大,那么造成短路失效的原因是什么呢?

 

      答案是机械应力、机械应力会产生裂纹,从而是电容容量变小或者是短路。

 

      为什么会产生扭曲裂纹呢?这是由于贴片是焊接在电路板上的。对电路板施加过大的机械力、使得电路板弯曲或老化,从而产生了扭曲裂纹。

 

      扭曲裂纹从下面的外部电极的一端延伸到上面的外部电极的话,容量就会下降,使得电路呈现出开路状态(开放)。

 

      因此,即使裂纹不是十分严重,如果到达贴片内部电极,焊剂中的有机酸和湿气会通过裂纹的缝隙侵入,导致绝缘电阻性能降低。另外,电压负荷会变高,电流的流量过大时,最糟糕的情况会导致短路。

 

      一旦出现了扭曲裂纹,是很难从外面将其去除的,因此为了防止裂纹的产生,应当控制不要施加过大的机械力。

 

      一般电容封装越大,越容易产生机械应力失效。

 

1.1机械应力行为

 

      那么,常见会出现应力的行为有哪些呢?

 

      ①贴片原因:贴片机拾取电容力度过大,施力点不在中心,电容不平都可能碰坏电容。

 

      ②过量焊锡:当温度变化时,过度的焊锡在贴片电容器上面产生很高的张力,从而是电容器断裂,焊锡不足时又会使电容器从PCB上剥离。

 

      ③PCB弯曲:焊接到PCB板上后,PCB弯曲,拉动瓷片电容,过应力后损坏。

 

      ④跌落、碰撞:PCB/成品跌落导致振动或变形,使电容受到机械应力。

 

      ⑤手工焊接:突然加热或冷却导致张力比较大(解决办法是先预热)

 

1.2 PCB设计注意事项

 

      电容放置方向平行于PCB弯曲方向,放置位置远离PCB大形变位置。避免电容在长边受力,如下图,右边的电容摆放就就左边要好。

 

陶瓷电容短路失效原因分析

 

      下图PCB拼板,受力大小是:A>B、A>B、A>C、A>D。

 

陶瓷电容短路失效原因分析

 

      电容也需要远离螺丝孔、减小应力。

 

陶瓷电容短路失效原因分析

 

2、啸叫

 

      一般温度特性为X5R/B,X7R/R的高介电常数陶瓷电容器中,电介质材料使用强介电性的钛酸钡系的陶瓷,具有压电效应。

 

      在施加交流电压时,独石陶瓷电容器贴片会发生叠层方向伸缩。因此电路板也会平行方向伸缩,而因电路板的振动而产生了噪声。贴片及电路板的振幅仅为1pm~1nm左右,但发出的声响却十分大。

 

      其实几乎无法听到电容器本身发出的噪声,但将其安装于电路板后振动会随之增强,振幅的周期也达到了人耳能够听到的频率带(20Hz~20kHz),所以声音可通过人耳进行识别。例如可听到"ji----"、"ki----""pi----"等声响。

 

      陶瓷电容器的"啸叫"现象,其振动变化仅为1pm~1nm左右,为压电应用产品的1/10至几十分之一,非常之小,因此我们可以判断这种现象对独石陶瓷电容器本身及周围元器件产生的影响,不存在可靠性问题。

 

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