电容失效分析弄不懂？掌握这几点就够了

电路

`陶瓷电容失效分析

多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。

多层片状陶介电容器具体不良可分为:

1、热击失效

2、扭曲破裂失效

3、原材失效三个大类

1热击失效模式

热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：

第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫

第二种是隐藏在内的微小裂缝

第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。

第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。

2扭曲破裂失效

此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种：

第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效

当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力或切断率，继而形成破裂点。

这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。

真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。

另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。

第二种、SMT之后生产阶段导致的破裂失效

电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时，若焊锡组件受到扭曲或在焊锡过程后把电路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’这类的损坏。

在机械力作用下板材弯曲变形时，陶瓷的活动范围受端位及焊点限制，破裂就会在陶瓷的端接界面处形成，这种破裂会从形成的位置开始，从45°角向端接蔓延开来。

3原材失效

多层陶瓷电容器通常具有2大类类足以损害产品可靠性的基本可见内部缺陷：

电极间失效及结合线破裂燃烧破裂。

这些缺陷都会造成电流过量，因而损害到组件的可靠性，详细说明如下：

1、电极间失效及结合线破裂主要由陶瓷的高空隙，或电介质层与相对电极间存在的空隙引起，使电极间是电介质层裂开，成为潜伏性的漏电危机；

2、燃烧破裂的特性与电极垂直，且一般源自电极边缘或终端。假如显示出破裂是垂直的话，则它们应是由燃烧所引起

备注：原材失效类中第一种失效因平行电容内部层结构分离程度不易测出，第三种垂直结构金相则能保证测出

结论：

由热击所造成的破裂会由表面蔓延至组件内部，而过大的机械性张力所引起的损害，则可由组件表面或内部形成，这些破损均会以近乎45°角的方向蔓延，至于原材失效，则会带来与内部电极垂直或平行的破裂。

另外：热击破裂一般由一个端接蔓延至另一个端接﹐由取放机造成的破裂﹐则在端接下面出现多个破裂点﹐而因电路板扭曲而造成的损坏﹐通常则只有一个破裂点。

铝电容的优缺点分析

一张图教你分析电解电容失效分析

看不清图片，可以点击图片之后，放大后查看：

钽电容：

优点：体积小、电容量较大、外形多样、长寿命、高可靠性、工作温度范围宽

缺点：容量较小、价格贵、耐电压及电流能力较弱

应用：军事通讯、航天、工业控制、影视设备、通讯仪表

1.也属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制，本身几乎没有电感，但这也限制了它的容量。——我们在大容量，但是需要低ESL的场景，我们就选用钽电容。

2.由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。——一些温度范围要求比较宽的场景。

3.钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜。介质与组成电容器的一端极结合成一个整体，不能单独存在。因此单位体积内具有非常高的工作电场强度，所具有的电容量特别大，即比容量非常高，因此特别适宜于小型化。——集成度比较高的场景，用铝电解电容占的面积比较大，陶瓷电容容量不够的场景。

4.钽电容的性能优异，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。钽电解电容器具有储藏电量、进行充放电等性能，主要应用于滤波、能量贮存与转换，记号旁路，耦合与退耦以及作时间常数元件等。在应用中要注意其性能特点，正确使用会有助于充分发挥其功能，其中诸如考虑产品工作环境及其发热温度，以及采取降额使用等措施，如果使用不当会影响产品的工作寿命。——例如USB接口输出，需要降额后，耐压满足5V，集成度比较高的场景，陶瓷电容不满足高耐压与大容量的情况下，我们不得不选择钽电容。陶瓷电容的储能效果，不能按照并联的容值去等效，达到相同的效果需要的代价也非常大。

5.钽电容的容值的温度稳定性比较好。在一些耦合、滤波的场景，如果对相位，和滤波的频率特性要求比较高的场景，同时容量精度要求比较高的场景，会选用无极性的钽电容。如高音质要求的音频电路设计。

我们需要考虑不同温度情况下的电容的准确性和一致性。

陶瓷电容的温度特性显然不够稳定。

篇幅较长，完整见附件：
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