1、 适用范围
本文适用于大电容量多层瓷介电容器的检测、筛选试验中的注意事项，其它多层瓷介电容器可参考使用。
2、 电参数测试
2.1 电参数测试基本要求
2.1.1 测试环境条件
温度： 25±3℃
湿度：（20～80）%
2.1.2 瓷介电容器电参数的测试顺序
a) 电容量(C)
b) 損耗角正切值（tgδ）
c) 介质抗电强度
d) 绝缘电阻
2.2 电容量检测
2.2.1 概述
电容量是电容器的一个重要参数，电容量可用电容电桥或其他合适的仪器测试。对测试电容量有影响的重要因素包括：温度、测试频率、测试电压等，因此应根据具体元件对测试条件作适当的选择，各类电容器的测试条件有较大的差别。
2.2.2 对测试设备的要求
测试电容量的仪器，除另有规定者外，应保证测试误差在±（0.5%+0.2PF）范围内。
a) 测试程序
如有关标准对测试技术无特别规定，为了使测试仪器和元件之间连接带来的误差到最小，应使用包括使连线尽可能短在内的合适测试技术。
b) 检验判据
由被测样品标准中具体规定。
c) 对测试夹具的要求
测试夹具对电容量测试结果的正确有重要的影响，在测试时应特别注意。
测试时必须使用专用的夹具；使用非专用夹具（或自做的带线夹子）时，必须考虑测试带来的附加误差远小于被测样品电容量误差要求，以及不会对被测样品带来机械损伤后方可以使用。
d) 电容量测试仪表
HP4284A，LCR测试仪等；
2.2.3 测试条件
测试温度、湿度：温度为15～35℃，湿度不大于80%，或按有关标准的规定。
测试频率：C≤10μF f=1kHz
C＞10μF f=100Hz/120Hz
测试电压：C≤10μF V=1Vrms
C＞10μF V=0.5Vrms
2.2.4 注意事项
多层瓷介电容器为无极性元件，所用陶瓷材料通常为铁电体材料，由于其固有的特性，决定了其介质吸收现象（介质吸收为5％～10％），即加压放电后，电容器有残余电压；这会影响其它参数（容量、损耗）测量结果的准确性和筛选后的作业安全，此外，因它结构、材料特性形成在检测和筛选试验过程中必须十分重视的注意事项，这些经验是实践中用沉痛教训换得的，应给予重视和不断总结经验，以确保产品的质量和可靠性。
a) 测量过程中应避免电容器受到剧烈碰撞。
b) 2类多层瓷介电容器对温度影响较为敏感，应在规定温度下进行测量。避免手温影响电容器的本体温度造成2类瓷介电容器的变化。
c) 整个测试过程中，严禁用手触摸电容器，应该使用塑料镊子(如：防静电用镊子)取放电容器，以免手上的油渍、汗渍污染电容器表面，影响电容器的绝缘电阻(尤其是10μF～100μF的电容器。)以及可焊性。用金属镊子取放片式电容器还会造成电容器包封层外表损伤。
d) 电参数测试顺序中，介质抗电强度测试必须放在绝缘电阻之前。
e) 大容量多层瓷介电容器是Ⅱ类陶瓷介质或则是Ⅲ类陶瓷介质。如X7R属于Ⅱ类陶瓷介质铁电体材料，其极化主要来源于空间位移极化，电场作用下存在电滞廻线效应；在居里点温度下，就会自发地发展。电场作用在铁电陶瓷上的时候，原子就开始在电场方向上进行移动。当电场增加时，电畴就更好地进行排列，产生快速极化，电场反转后，电畴也进行反转。随着极化电场和反转频率的增加，电畴的畴壁应力能增加，并转化为热能消耗掉，在宏观上表现为损耗值增大。通常的测试频率虽然只有1KHZ，但仍存在电畴反转现象。所以，多层片式陶瓷电容器的损耗与采用的膜厚和测试电压有很大的关系。
f) 在损耗角正切值检验时，一定要注意测试顺序，否则会引起误判现象。通常我们说的损耗是指静态情况下的测试值。如果先测试耐压、绝缘，那么，在电容器上一定有残余电压，会严重影响容量和损耗的真实测试值；所以，作为使用方的进料检验，一定要按正确的顺序（容量、损耗、耐压、绝缘。）进行各项性能的检测。
2.3 损耗角正切值（tgδ）检测
2.3.1 概述
tgδ是电容器的一个重要技术参数，也是一个可靠性参数，该值认为是电抗性元件贮存的能量对其所消耗的能量之比的量度。tgδ等于Q（品质因数）的倒数。谐振电路的性能与tgδ有关。
对电容器tgδ的测试有影响的重要因素包括温度、频率、电压、靠近被件的物质类别等，因此应根据tgδ测量的具体样品适当选择和处理这些因素，另外被测电容器与仪器的连接状况（包括测试用的夹具）对tgδ的测试结果也有影响。
2.3.2 对测试设备的要求
对测量tgδ的仪器，应保证测试误差在规定值的10%以内。
a) 测试程序
如有关标准对测试技术无特别规定，为了使测试仪器和被测电容器之间连接带来的误差减到最小，应使用包括使接线尽可能短而粗在内的合适的测试技术。
tgδ测试程序和电容量测试程序相同。
b) 检验判据
由被测样品标准中具体规定。
c) 对测试夹具的要求
测试夹具的一般要求与测电容量的要求相同。
对测试夹具的连接导线除短之外，还应考虑其直流电阻对tgδ的影响，故对夹具的连接导线要求是尽量粗，导线的内导体要求镀银，与样品电极接触片表面要求镀金，无粘污物以减少接触损耗。
2.3.3 测试条件
测试温度： (15～35)℃范围内，或按有关标准规定。
测试频率：C≤10μF f=1kHz
C＞10μF f=100Hz/120Hz
测试电压：C≤10μF V=1Vrms
C＞10μF V=0.5Vrms
2.3.4 注意事项
与电容量测试相同，详见本文2.2.4节内容。
2.4 耐电压测试
2.4.1 概述
耐电压测试也称介质耐电压试验，或称抗电强度试验。介质耐压试验是在相互绝缘的零件（或部件）之间或电极与壳体之间，在规定时间内施加规定电压，以此来确定元件在额定电压下能否安全工作，能否耐受由于电源开与关、电浪涌及其它类似现象所导致的过电位的能力，从而评定电容器的绝缘材料或绝缘间隙是否合适。
如果电容器有缺陷，由在施加试验电压后，会产生击穿放电或损坏。击穿放电表现形式为：飞弧（表面放电）、火花放电（空气放电）或击穿（击穿放电）现象。放电击穿会造成漏电流（绝缘电阻下降），而过大漏电流可能引起电参数或物理性能的改变、退化或消失。
有许多因素在不同程度上影响电容器的固体介质性质。这些因素有：环境温度、湿度及气压；电极的状况及形状，试验电压的频率、波形、加压速度及持续时间；试验样品的几何形状、位置，机械应力以及以前的试验经历等。除非按介质类型的要求适当地选择这些因素，或则适当的修正系数，否则，很难对各种介质电压的试验结果进行相互的比较。
2.4.2 试验条件
a) 试验电压性质及数值
由有关标准规定。试验电压为直流。
b) 施加电压的持续时间
施加电压的持续时间为60s，或按有关标准规定。
c) 施加电压的速率
· 施加电压速率按有关产品详细标准的规定。手动施加电压时应缓慢、均匀地从零伏逐渐增加到规定值(从0V起，均匀慢调1min到试验电压)。因为电容器瞬时或快速加电，电容器两端电压不能突变，而瞬时产生较高的突变的充电电流，这充电电流的值与频率、容量、电压的乘积有关(i=2πfCU)，如充电电流高于被测样品规定的承受能力（陶瓷电容器的耐浪涌电流的极限值一般为30～50mA，超大电容量电容器耐浪涌电流的极限值小于10 mA会更安全），会造成过流损伤的隐患(短时间内无法剔除，在高温电老炼试验或整机使用过程逐渐出现低阻抗或短路失效)；严重时，在检测介质抗电试验时会击穿或绝缘电阻下降而才被剔除。
· 或则在测试回路串接5～10kΩ/0.5W限流电阻。
d) 放电措施
· 耐电压试验后，将电容器置于放电板上，确保电容器两电极与放电板电气接触可靠。放电板优先选用导电橡胶、或采用表面涂覆电阻材料的绝缘材料板、或则其它行之有效的方法。放电板的自检方法：用多用表(万用表)测试（探针距离与电容器的长度相当），其电阻值为(10～40) kΩ。充分放电时间1～2小时(视实测效果为准)。
· 欧洲HT局ESA／SCC相关标准推荐，将电容器浸入惰性媒介液体中，以防止飞弧和大漏电流。采用此方法时，从惰性媒介取出后应采取高温125℃、1h烘干处理。
2.4.3 对试验设备的要求
a) 直流电源
试验电压的脉动分量不得超过均方根值的5%。
测试电路中串接一个适当的限流器件（如：限流电阻器5～10kΩ/0.5W以上），将电流浪涌有效限制在规定的范围内。
b) 电压测量仪
测量电压的仪器，其误差不大于5%。即在耐电压试验前对仪器电压指标运行检查时应至少用优于1%的电压表来核对。
c) 应采用适当的方法（仪器），以显示试验样品里所产生的而表面上看不到的击穿放电及漏电流。
2.4.4 试验程序
a) 准备
如果要求对试验样品进行特殊的准备或处理（如专用试验夹具、重接、接地或绝缘等）时，应在有关标准中规定。
b) 试验
试验电压及施加点
电容器的耐压试验仅在两电极引出端间进行；只有当特别规定时，才对电容器的外壳与电极（此时两电极应短接）进行耐电压试验。
c) 试验样品的检测
试验中耐压仪应有监视故障指示器，以判定试验样品有无击穿放电发生及漏电流情况。如有规定，在此之后应对试验样品进行检测，以确定介质耐压试验对特定工作特性所产生的影响。
2.4.5 注意事项
a) 多层瓷介电容器耐电压试验(绝缘电阻测试)后应及时限流放电，放电电流应小于30mA，对于超大容量多层瓷介电容器，其限流电流小于10mA会更安全。如果直接短路放电(特别是大容量电容器)均有可能会对电容器造成过电应力损伤。
b. 在常温下进行质量一致性检验时，如需施加更高的试验电压时，可以缩短持续时间，具体数值由有关标准规定。通常办法，在规定的试验电压值上增加（10%～20%），电容器额定电压低，其修正系数倍率为1.1。
c) 每次试验结束，应逐渐降低电压，以免出现电浪涌。
d) 介质耐电压试验，是一种过电位（电压）试验，即便是在低于击穿电压时也可能有损于绝缘或降低其安全系数，所以，应当慎重地进行介质耐电压试验。在进行质量一致性检验时更应慎重（因为样品要使用），因此，不要在同一个试验样品上反复施加试验电压。在例行试验中，如果需要连续施加试验电压时，最好在进行随后的试验时降低电压。无论是使用交流电压或是直流电压，都应采用一定措施，以使试验电压无反复瞬时现象或出现高峰值。
e) 在使用高电压试验时，应注意人身及设备安全。如应铺设绝缘橡胶地垫，备有专用高压测试棒，仪表设备必须有可靠的接地系统，高压试验场地四周无金属杂物，操作时应单手操作，戴绝缘耐高电压手套，测试连线具有足够的耐受试验电压的抗电强度，以防被击穿短路。
2.4.6 耐电压测试前应了解的细节
对每一档相同型号规格的电容器，在测试耐电压试验前，应按照相关的标准、方法，查清下列技术要求：
a) 如需要，特殊的准备或处理；
b) 试验电压性质及数值；
c) 施加电压的持续时间；
d) 试验电压施加点；
e) 如适用，电源的稳压要求；
f) 如适用，高电压电源最小安伏功率；
g) 如适用，浪涌电流及限值；
h) 如适用，最大漏电流值；
i) 如适用，介质耐电压试验后的检测；
2.4.7 超大容量多层瓷介电容器的介质耐压测试举例
举例：2220X1D826KCTN（50V/82μF）
a) 施加的电压：常温条件下，额定电压的250%。
b) 施加电压的点：在两电极端之间。
c) 施加试验电压的持续时间：60s。
d) 浪涌电流极的极限值：10mA。
2.4.8 失效判据
由电流测量装置或故障指示器指出的电容器的漏泄电流大于规定的最大极限值，或者有起弧、闪络、绝缘击穿或其它损伤的迹象时，这些电容器应从其产品批中剔除。
2.4.9 测试仪表
推荐EXT7213(台湾华仪公司)，或CS2671A耐压测试仪或其它符合使用要求的耐压测试仪。
2.5 绝缘电阻的测试
2.5.1 概述
绝缘电阻是设计高阻抗电路的限制因素，绝缘电阻低，意味着漏电流大，这将破坏电路正常工作。例如形成反馈回路，过大的漏电所产生的热或直流电将使绝缘破坏或使元器件电性能退化。
绝缘电阻测试与介质耐电压试验是不能等同的，因为高绝缘介质不一定是高耐压的，因此绝缘电阻的测试不能完全代表对清洁度或无损伤程度的直接量度。但是，这种测试对确定热、湿、污物、氧化或挥发性材料等对绝缘特性影响程度是极为有益的。
进行绝缘电阻测试时，影响因素有：温度、湿度、残存电荷、仪器或测试电路时间常数（τ=R·C）、试验电压、预处理及连续施加测试电压的持续时间。
对电容器等元件持续施加电压的绝缘特性会发生很大的变化，电流总是由一个高瞬时值降到一个低稳压值，其衰减速度决定于测试电压、温度、材料、电容及外部电路电阻。因此，在连续施加电压下，必须在一个相当长的时间内使被测的绝缘电阻稳定，要经过数分钟才能获得最大绝缘电阻读数。如果使其适当地接近稳定值，电流与时间曲线是已知的，或在进行测试时采取适当的修正度数，不但能缩短读数时间，而且可获得有效的试验结果和工作效率。如果要求在试验前后都进行测量，两次测量应在相同的条件下进行。
D 2.5.2 测试条件
a) 若无其它规定，施加于试验样品的直流电压值在下表1中选取。
表1 电容器绝缘电阻测试电压
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电容器的额定直流电压
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测试电压
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UR＜10V
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UR±10%
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10V≤UR＜100V
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10±1V
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100V≤UR＜500V
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100±5V
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UR≥500V
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500±10V
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注：UR额定直流工作电压。
b) 施加试验电压的持续时间：1min，或按产品规范规定。
c) 浪涌电流极的极限值：10mA。
2.5.3 对测试设备的要求
a) 采用一个适当的限流器件（串接限流电阻器5～10kΩ），将浪涌电流有效限制在规定的范围内。
b) 绝缘电阻测试仪应适于被测元件（电容器）的特性（如：测试电压的选择、可调和测量范围的适用性）。
c) 若无其它规定，绝缘电阻测试误差不大于10%。
2.5.4 测试程序
a) 准备
如果要求对试验样品进行特殊的准备或处理（如专用试验夹具、接、接地、绝缘、低气压、湿度或浸水等）时，应在有关标准中规定。
b) 测试
c) 测试电压及施加电压
在试验样品相互绝缘的部件之间，或绝缘的部件与地之间施加直流电压。具体测试按有关标准规定。
d) 读数时间
若无其它规定，应连续施加测试电压1min后并立即读数。当测试仪上绝缘电阻读数与规定极限值一致且是稳定的或继续下降时，可以比规定时间提前结束测试；如果例行试验或要求实测记录数据时，应确定和记录施加测试电压的时间。
2.5.5 注意事项
a) 如果规定不止做一次测试时，则随后的绝缘电阻测试应当采用与初次测试时相同的电压极性进行。
b) 测试过程中应采取适当的预防措施，以使消除其它路径产品泄漏而造成的读数误差。如：测量电缆线长、夹具本身绝缘电阻低、仪表输出端处有油污造成泄漏通路、指针或仪表的表头罩壳有静电感应、高绝缘未屏蔽受电磁干扰影响指针或仪表的读数显示、测试探头与工作台低绝缘物品相连，以及测试环境湿度影响很大不符合测试要求等原因。
施加电压的点：如无另行规定，仅在两电极端之间。对于用于高压环境工作的电容器，应增加两电极(相短接)与壳体之间的绝缘电阻(耐电压试验) 测试。
c) 不严格按测试规范测试绝缘电阻，易发生评判失误，特别是同一个生产批次中出现较多不合格时，应严格按规范复查测试过程，建议处理程序如下：
查测试规范值→实际施压值→测试方法→仪表设备→符合性、完好性、有效性→环境温度、湿度→夹具的符合性→如再不行更换仪表作比队试验，应找出原因。
d) 其它注意事项与耐电压试验相同，详见本文2.4.5节内容。
2.5.6 失效判据
按有关标准规定。如规定绝缘电阻≥5×105MΩ，则实测值＜5×105MΩ即为不合格，当指示值不稳定，在5×105MΩ左右摆动，如排除了其它因素后，此情况应判不合格。
2.5.7 测试仪表
NF2511A绝缘电阻测试仪或其它合适的绝缘电阻测试仪。
3、 筛选试验中注事项
多层瓷介电容器的筛选项目和应力，由应用环境、应用技术、可维护性、严酷性、重要性和所选用电容器的介质特性、缺陷引发的失效模式等因素决定，且由于用途不同，其筛选条件有很大的差别，本内容仅对筛选中常见的注意事项作说明。
3.1 常见要求
3.1.1 电容器端电极氧化问题
片式多层瓷介电容器进行高温贮存、温度循环试验时，为防止端电极氧化，应首先有惰性气体(如氮气)保护的设备中进行。当受试验条件限止时，经审批后可采用装入金属盒中，然后再装入耐高温袋内，抽真空热压封装，真空包装后保证产品不应受挤压。应优先使有充氮温度试验箱试验。
3.1.2 电老炼电路中增加限流电阻
对超大容量多层电容器的电老炼试验，在初始加电阶段，在试验回路串联一个限流电阻进行限流，这样可以有效降低通过电容器的浪涌电流，确保电容器正常工作。
3.2 电老炼夹具的要求
电容器的电老炼夹具是筛选试验的关键设备，电老炼夹具应具备下列特点：
a) 夹具尺寸应与电容器电极间距相匹配，方便安装、上架、下架，并与电容器端电极是面接触、轻压力，但保证电气接触可靠和不增加过机械应力损伤；
b) 电容器装夹操作，不允许对电容器外表或端电极内部造成损伤；夹具长期高温使用易产生氧化、接触不可靠。
3.3 电老炼试验加电方法
电容器高温电老炼试验施加电压时，应非常缓慢加电压，防止浪涌电流瞬时冲击而损坏被试电容器，特别是大容量和高电压电容器。采取措施如下：
3.3.1 选购的试验设备的老炼电源有“可预设置调压时间功能”，在规定的特定时间到点内，平稳地从0V升压至试验电压，并有电压/时间曲线显示和记录。
电源设备能适用长时间试验（如：寿命试验），输出电压无突变上跳或瞬间断电状态，并有电压输出曲线监测记录。
3.3.2 如果设备没有“可预设置调压时间功能”的，建议采用手工调压方式。为确保每次操作有序、有效、正确，其加压方法和步骤如下：
a) 在60s时间中，将老炼电压从0V起平稳升压至1/5的老炼试验电压；
b) 停止加压60s时间，让被试电容器充电稳定；
c) 按“步骤a.”升压方法，在60s时间中，将老炼试验电压再升高1/5的老炼试验电压；
d) 按“步骤b.”方法，停止加压60s时间，让被试电容器充电稳定(此时被电容器施加了2/5老炼试验电压)；
e) 按“步骤c.”方法在在60s时间中升压1/5的老炼试验电压，和“步骤d.”稳定60s时间；依此方法，用5min时间对被试电容器施加老炼电压。
3.4 电老炼结束时的要求
3.4.1 电老炼试验时间到点的处理
电老炼试验时间到点后，应先按加电相反的顺序，逐步缓慢地调小试验电压至0V，然后切断试验箱加热的电源。其目的是：
a) 对电老板上电容器进行限流放电，高温状态电容器的抗浪涌能力更差；
b) 防止高温试验箱突然切断电源时产生的反向电脉冲，通过老炼电源叠加到试验电压上，对被试电容器产生电损伤，这对于大容值低额定电压的多层瓷介电容器会产生电损伤。
c) 防止电容器贮能的电压反向冲击试验设备的电源。
3.4.2 老化板的放电措施
a) 电老炼试验箱有放电装置的，可以在试验设备上放电，但要检查放电阻值，放电电流应小于电容器的安全放电电流(安全放电电流为0.1倍的高温下的浪涌限止电流)。
b) 采用单独放电时，应自备放电装置(串接电流表，监示充电或放电电流)，将电压逐步、平稳地降至0V。
c) 电老炼试验完后应缓慢减小电压，严禁采用短路放电。
4、 结束语
多层瓷介电容器具有特性范围宽、单位体积电容量高、频率容量特性好、成本低等优良的性能, 并可替代其它一些介质电容器，其中大电容量的多层瓷介电容器替代鉭电解电容器的工作正在成功应用、推广。但如何确保大电容器的质量和可靠性应用还有一段路要走，需要我们对制造生产、成品质量控制和实际应用技术中的问题不断地研究、总结，办法总比问题多，落实措施问题少。
