陶瓷贴片电容破裂失效的原因和解决办法

基于叠层陶瓷贴片电容（MLCC）出色的高可靠性及低成本优势被普遍应用于电路设计，使得其赢得了巨大的市场和优先选择地位，当我们在设计电路中需要用到电容时，它们常常成为首选。但是在某一特定环境下，由于元器件的陶瓷部分破裂会发生一些问题。当元器件焊接到电路板后，这些失效通常由机械破坏产生；当电路板误操作或在极其苛刻的环境条件下组装，也会导致失效。本文将着重分析贴片电容断裂失效的成因以及如何最大程度的避免该种失效的发生。

贴片电容断裂失效的成因：

在贴片电容失效的原因中，断裂是最普遍的失效模式。究其原因首先是因为陶瓷材料的特性造成的其很有可能在组装的过程中因为操作不当或是在特殊的环境下出现破裂。弯曲附有元件的印刷电路板，最普遍的一个结果就是导致MLCC元件的破裂。这种弯曲是在组装生产和恶劣的操作条件下机械导致的外力造成的。最坏的情形，一个低阻值的电阻破裂失效会导致极高的温度，当其直接连接到电源线并有充足电流通过时电路板的直接区域将会造成毁灭性的破坏。
很典型的，板子的弯曲会导致陶瓷电容焊接到印刷电路板的部分产生裂痕，并且裂痕会继续扩大至陶瓷电容焊接部分高度的一半。如下图所示：

图1，标准的MLCC终端展示典型的板子弯曲造成的破裂

贴片电容断裂带来的风险

多层陶瓷电容破裂可以说是高成本高能量应用的最大问题，因为在应用高电流的电路上将会造成更大的破坏。高风险应用包括汽车，电源，转换器，电信，基站，个人电脑和笔记本电脑，PDA，医学和使用仪器上。一般来说所有电路板组装的产品在生产过程中都容易受到陶瓷电容失效的影响，另外一些因为苛刻的工作环境易受失效的攻击。
汽车部分就是行业中的一个例子，在这个行业中陶瓷电容失效已经被广泛的公认是其应用中的一个危急的失效。陶瓷电容在汽车电子领域新兴的趋势包括为可靠性比较高的原件作驱动，原件小型化，多功能化以及安置在汽车上高温及高要求环境中的集成电路中譬如引擎, 传动器, 和传动箱里。汽车电子系统制造商因此在认可陶瓷电容器的极限和帮助为陶瓷电容 产品定义一个更合适的将来充当一个重要角色。
电源和转换器技术也同样要求防止破裂失效。预先发展陶瓷电容技术是为了使它能更多的应用在电源上，这些发展包括与原来电容技术相比更高的电容值和更低的等效串联电阻（ESR）。
原器件的失效，譬如陶瓷电容那样在许多应用中由于机械力和机械热力可以危及安全系统并且停止整个系统的操作。另外对汽车和电源制造商而言，高端模块产品失效带来的不仅是经济上的问题，同样也会影响到公司的名誉。更令人不安的是当陶瓷电容在48伏电压时或者是线性提供一个带有少量amps的12伏电压（很容易存在于汽车电池中）时短路，将会达到1000摄氏度左右的温度，这将会潜在的引起巨大的破坏。如需了解更多有关贴片电容断裂失效或其他产品选型问题，请咨询南京南山半导体www.nscn.com.cn技术部在线客服。

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