Введение

В автомобильной электронике, высокочастотных источниках питания и системах привода двигателей скрытые отказы многослойных керамических конденсаторов (МЛК) часто приводят к прерывистым сбоям системы, проблемам ЭМИ и рискам массового брака. Большинство внутренних трещин, деградация диэлектрика и отслоение электродов невозможно определить только визуальным осмотром, для точной диагностики необходимо использовать рентгеновский контроль, микроскопическое сечение, тестирование LCR, СЭМ/ЭДС и ускоренные экологические испытания.

В этой статье собраны пять типичных режимов отказов МЛК, профессиональные методы идентификации, анализ коренных причин и целевые меры по улучшению, что предоставляет инженерам и группам контроля качества стандартизированный справочник для анализа отказов и устранения неполадок на месте.

1. Расслоение & растрескивание диэлектрика

Ключевые моменты определения

Межслойные трещины четко наблюдаются при рентгеновском контроле; микроскопические разрывы подтверждаются анализом физического сечения.

Коренная причина

В основном вызвано тепловым ударом при пайке, напряжением изгиба ПЦП и механическим внешним воздействием.

Меры по улучшению

• Использование МЛК с гибкими выводными электродами для поглощения механического напряжения
• Оптимизация конструкции площадок ПЦП для снятия структурного напряжения
• Корректировка температурного профиля пайки в печи для исключения теплового удара при быстром нагреве и охлаждении

2. Снижение емкости (старение / ослабление при постоянном смещении)

Ключевые моменты определения

Измерение LCR показывает явное падение емкости с накоплением времени или при постоянном постоянном смещении. Причина — внутренние характеристики диэлектрического материала или отклонения производственного процесса.

Коренная причина

Характеристики старения диэлектрического материала, чрезмерное ослабление при постоянном смещении, недостаточный контроль процесса при производстве.

Меры по улучшению

• Переход на материалы с низким старением и высокой стабильностью, такие как X8R
• Резервирование достаточного запаса по емкости и напряжению на ранней стадии проектирования
• Внедрение заводского скрининга на старение для исключения компонентов со скрытой деградацией

3. Отслоение паяльных выводных электродов

Ключевые моменты определения

Рентгеновский или микроскопический контроль выявляет явное разделение между выводным электродом и керамическим корпусом.

Коренная причина

Неправильный температурный профиль пайки, плохая обработка поверхности ПЦП или нерациональный состав сплава выводного электрода.

Меры по улучшению

• Оптимизация и стандартизация температуры и скорости нагрева при пайке в печи
• Применение усиленного процесса изготовления выводных электродов и структуры покрытия с высокой адгезией
• Усиление входного контроля внешнего вида электродов и прочности сцепления

4. Пробой диэлектрика & высокий ток утечки

Ключевые моменты определения

Ток утечки аномально возрастает или происходит пробой при напряжении ниже номинального; СЭМ / ЭДС анализ обнаруживает локальные дефекты диэлектрика, загрязнение посторонними частицами или следы миграции металла.

Коренная причина

Недостаточная толщина изоляции керамики, загрязнение сырья примесями, некачественная обработка поверхности.

Меры по улучшению

• Увеличение толщины изоляционного слоя диэлектрика при проектировании
• Очистка формулы сырья и строгий контроль содержания примесей
• Усиление очистки поверхности и чистоты упаковочной среды

5. Отказ из-за ионной миграции под воздействием влаги

Ключевые моменты определения

После испытаний в среде с высокой температурой и влажностью или длительной работы во влажных условиях на поверхности компонента появляются аномальный ток утечки или следы дугового разряда.

Коренная причина

Остатки загрязнений на поверхности и низкая влагостойкость упаковки приводят к внутренней ионной миграции во влажных условиях.

Меры по улучшению

• Совершенствование процесса очистки поверхности компонентов
• Оптимизация конструкции упаковки и влагозащитной защиты
• Усиление входного скрининга на влажностно-тепловую надежность и контроль влажности на складе

Заключение

Точное определение режима отказа — основа решения проблем качества МЛК. С помощью рентгеновского контроля, сечения, LCR, СЭМ/ЭДС и испытаний на экологическое напряжение инженеры быстро определяют коренные причины: трещины, снижение емкости, отслоение электродов, пробой и ионную миграцию.

За счет применения конструкции с гибкими выводами, высокостабилизированного диэлектрического материала, стандартизированного профиля пайки и строгого контроля процесса большинство скрытых отказов МЛК можно исключить принципиально, повысив долговременную надежность автомобильной и промышленной электроники.

Dongguan Musen Leyton Electronic Technology Co., Ltd. поставляет автомобильные МЛК по стандарту AEC-Q200, МЛК с гибкими выводами от трещин и полную техническую поддержку по анализу отказов. Мы предоставляем бесплатное тестирование образцов, проверку входных параметров и индивидуальные решения по надежности.