MLCC电容烧损失效机理分析及改善建议

1.失效背景

马达产品在客户端运行一段时间后，发生功能失效。经过初步检测，新阳检测中心（下文简称中心）判断该问题是组件中的MLCC电容发生失效导致的。

2.检测分析

2.1失效样品的外观分析

电容有明显开裂现象，但电容表面整体未见烧损碳化痕迹。

2.2电容切片断面的分析

经过边研磨边观察的方式分析得出，在电容电极两端均检出有约45°的裂纹。同时，在PCB层有烧损与碳化的现象。并且电容内部电极之间有打火烧损异常。

电容研磨至陶瓷层刚去掉的位置时观察，烧损主要集中于PCB的PAD位置，电容面未见明显烧灼异常，电容两端有明显的约45°裂纹异常。

电容研磨至约1/3位置时观察， PCB烧黑碳化、分层，电容面未见明显烧灼异常，电容两端有明显的约45°裂纹异常，且呈现碎裂状态。

电容研磨至约1/2位置时观察， PCB烧黑碳化、分层，电容面有明显开裂，烧损区域，电容两端有明显的约45°裂纹异常，且呈现碎裂状态。

根据电容断面烧损区域局部图显示，说明层间发生了短路异常。

根据烧损区域SEM分析图显示，说明异常位置存在开裂状态。

3.失效机理分析

3.1不良分析

电容失效特征：

①电容端电极位置从外向内贯穿性45°裂纹，且裂纹延伸至内电极层；

②电容内部烧损位置，有贯穿性裂纹；

③PCB基材位置受到了高热影响，发生烧损、碳化、分层，电容没有比较严重的爆裂及烧灼点。

失效原因分析：

①电容端电极45°裂纹，是典型的应力裂纹。且该裂纹从外向内贯穿，电容烧损点呈现非聚集性、非点扩散性特征。因此，判断该电容先前已有裂纹产生。

②裂纹在后续的过程中延展、贯穿，导致内部电极层错位短路，形成电阻效应，产生高热，使PCB基材高温碳化、分层。

③电容内部在电流作用下发生烧损，造成内部电极片层产生裂纹及烧损点。

3.2改善建议

针对电容失效机理的分析，电容应力裂纹可能是失效的根本原因。因此，建议对电容可能受到的应力进行工艺分析（应力测试），包含PCB分割、组装等。

4.总结

MLCC电容烧损失效是一种综合性因素导致的结果，需要从发生本质上，结合MLCC电容结构特征，进行综合性的分析。本文借用电容烧损一案，通过电容断面的失效特征分析，判断失效机理，为大家提供一种可以借鉴的分析思路和方法。

　　审核编辑：汤梓红