电容失效分析
电容失效切片分析流程
电容失效切片分析流程
电容失效切片分析通用流程
万用表测量是否短路
金相观察
外观是否完好
否
裂纹
否
优先选择破损侧面切片
平行于电极层
否
是
继续切
转90°切
是
贯穿裂纹从侧面切
优先选裂纹面切
否
是
是否存在板级裂纹
否
是
板级应力导致
寻找烧毁点，必要时转90°
是否存在板级裂纹
否
是
板级应力导致
寻找烧毁点，必要时转90°
是
从侧面切
是
是否存在板级裂纹
板级原因导致失效
是
平行于电极层
否
否
是
继续切找烧毁点
转90°切找烧毁点
失效背景收集
收样
创见未来。
干货实用电容失效分析
干货实用电容失效分析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。
电容阻值降低、漏电失效分析
电容阻值降低、漏电失效分析2014-08-02摘要：本文通过无损分析、电性能测试、结构分析和成分分析，得出导致电容阻值下降、电容漏电是多方面原因共同作用的结果：（1）MLCC本身内部存在介质空洞（2）端电极与介质结合处存在机械应力裂纹（3）电容外表面存在破损。
1.案例背景MLCC电容在使用过程中出现阻值降低、漏电失效现象。
2.分析方法简述透视检查NG及OK样品均未见裂纹、孔洞等明显异常。
图1.样品X射线透视典型照片从PCBA外观来看，组装之后的电容均未受到严重污染，但NG样品所受污染程度比OK样品严重，说明电容表面的污染可能是引起电容失效的潜在原因。
EDS能谱分析可知，污染物主要为助焊剂与焊锡的混合物，金属锡所占的比例约为16(wt.)%。
从电容外观来看，所有样品表面均未见明显异常，如裂纹等。
图2.电容典型外观照片利用数字万用表分别测试NG电容和OK电容的电阻，并将部分失效样品机械分离、清洗后测试其电阻，对电容进行失效验证。
电学性能测试表明，不存在PCB上两焊点间导电物质（污染物）引起失效的可能性，失效部位主要存在于电容内部。
对样品进行切片观察，OK样品和NG样品内部电极层均连续性较差，且电极层存在孔洞，虽然电极层孔洞的存在会影响电容电学性能，但不会造成电容阻值下降，故电极层孔洞不是电容漏电的原因。
对NG样品观察，发现陶瓷介质中存在孔洞，且部分孔洞贯穿多层电极，孔洞内部可能存在水汽或者离子（外来污染），极易导致漏电，而漏电又会导致器件内局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性从而导致漏电的增加，形成恶性循环；左下角端电极与陶瓷介质结合处存在机械应力裂纹，可导电的污染物可夹杂于裂纹中，导致陶瓷介质的介电能力下降而发生漏电，使绝缘阻值下降，此外裂纹内空气中的电场强度较周边高，而其击穿电场强度却远比周边绝缘介质低，从而电容器在后续工作中易被击穿，造成漏电；除此之外，电容表面绝缘层存在严重破损，裂纹已延伸至内电极，加之表面污染物的存在，在恶劣潮湿环境下就会与端电极导通，形成漏电。
电容失效分析
电容失效分析
电子元件的失效主要由于电应力（电压、电流、功率、频率、脉冲宽度等），
环境应力（高温、低温、潮湿、气压等）及电磁干扰等。
而电容失效在原因很多很多时候并不是电容的质量不好而是有很多因素造成以下是一人之言请各位指正并探讨：
1 失效主要原因：
大电流冲击失效、高电压、热击穿、高温、高潮、噪声干扰。
2 电容质量控制要求：
(1) 注意降额使用，降额值应根据不同电容和工作状态选取，注意低电平失效
和交流工作状态下的失效。
(2) 对于高效或高稳定要求的电路中，选择电容要注意选漏电流小的电容。
（3）在潮湿环境下，不要使用云母电容器，易受潮。
（4）在高频条件下，应选取电容介质损耗小的电容器。
（5）在高温环境中，最好不用铝电解电容，而用聚丙涤烯纶或云母电容器。
铝电解电容失效
铝电解电容器的失效模式主要有以下几种：
漏液：铝电解电容器的电解液泄露会导致设备性能下降甚至失效。
这通常是由于密封不佳、橡胶老化、龟裂或者长时间工作等因素引起的。
爆炸：当铝电解电容器在工作电压中交流成分过大，或氧化膜介质有较多缺陷，或存在氯根、硫酸根之类有害的阴离子，以致漏电流较大时，电解作用产生的气体的速率较快，工作时间愈长，漏电流愈大，壳内气体愈多，温度愈高，就有可能发生爆炸。
击穿：工艺缺陷、机械应力的施加、引出线与铝箔铆接不实等原因都可能导致铝电解电容器的击穿。
烧毁：铝电解电容器的烧毁主要是由于过电压、纹波电流过大、施加反向电压、频繁充放电、施加交流电等因素引起的。
开路：引出线与铝箔接触不良、腐蚀、氯离子的侵入等原因可能导致铝电解电容器的开路。
短路：氧化膜劣化、金属微粒附着、引线毛刺等原因可能导致铝电解电容器的短路。
容量下降：阳极箔容量减少、阴极箔容量减少、电解液干涸等原因可能导致铝电解电容器的容量下降。
损耗上升：阳极箔容量减少、阴极箔容量减少、电解液干涸等原因可能导致铝电解电容器的损耗上升。
在应用中，需要避免在过电压、过电流、过热等极端条件下使用铝电解电容器，以避免其失效。
同时，也需要注意选择质量可靠的产品，并在使用过程中进行适当的维护和保养，以延长其使用寿命。
了解电力电子技术中的电容电压谐振失效分析
了解电力电子技术中的电容电压谐振失效分析电力电子技术中的电容电压谐振失效分析电容电压谐振失效是电力电子技术中一个重要且常见的故障，对于电力电子设备的正常运行具有很大的影响。
本文将对电容电压谐振失效进行详细的分析，包括其原因、影响、预防措施等方面。
一、电容电压谐振失效的原因电容电压谐振失效是指在电力电子设备中，由于电容的电压和谐振频率达到共振条件，导致电容电压激增，进而导致设备的不正常运行或甚至损坏。
其主要原因如下：1.1 电容参数不匹配：电力电子设备中使用的电容通常需要满足一定的参数要求，包括电容值、电压等级以及ESR等。
如果所选用的电容参数与电路设计要求不匹配，就会引发电容电压谐振失效。
1.2 电感参数不匹配：电容电压谐振失效与电路中的电感密切相关。
如果电感参数选择不当，特别是电感量过小或过大，就容易导致电容电压谐振失效。
1.3 调制方式不当：在一些需要使用调制技术的电力电子设备中，如果调制方式选择不当或设置不合理，容易引起电容电压谐振失效。
1.4 工作环境扰动：电力电子设备在工作时，可能会受到一些外界扰动，比如电网电压的波动、温度变化等。
这些扰动会导致电容电压谐振失效。
二、电容电压谐振失效的影响电容电压谐振失效一旦发生，将对电力电子设备产生严重的影响，主要包括以下几个方面：2.1 设备工作不正常：由于电容电压谐振失效，电力电子设备可能出现频繁的故障、不稳定的工作状态或无法正常启动等问题，从而导致设备的工作不正常。
2.2 设备性能下降：电容电压谐振失效会导致电力电子设备的性能下降，无法满足设计要求。
比如输出波形失真、功率降低等。
2.3 设备寿命缩短：电容电压谐振失效会引发设备的过电压，由此产生的高能量脉冲会给设备带来严重的损害，从而大大缩短设备的使用寿命。
三、电容电压谐振失效的预防措施为了避免电容电压谐振失效对电力电子设备的影响，可以采取以下预防措施：3.1 合理选择电容参数：在电路设计时，应根据实际需求合理选择电容参数，确保其与电路的设计要求相匹配。
电子产品组装中陶瓷电容常见失效模式及改善建议
电子产品组装中陶瓷电容常见失效模式及改善建议电子产品中常见的陶瓷电容失效模式有漏电、断线、破裂等。
以下是对这些失效模式的分析以及改善建议。
1.漏电：陶瓷电容的漏电是指电容器在工作过程中出现电流通过绝缘材料，导致电容器失效。
这可能是由于陶瓷电容的绝缘层质量不良引起的，也可能是由于电容器使用环境中的湿度过高引起的。
改善建议：a.选择高质量的陶瓷电容器，确保陶瓷材料具有良好的绝缘性能。
b.控制电容器使用环境中的湿度，避免湿度过高导致漏电。
2.断线：陶瓷电容器的断线通常发生在电容器的引线位置。
这可能是由于工艺不良引起的，也可能是由于电容器的引线材料质量不良引起的。
改善建议：a.提高制造工艺的质量控制，确保电容器引线与电容体之间的连接牢固可靠。
b.选择高质量的引线材料，确保引线的连接性能良好。
3.破裂：陶瓷电容器的破裂通常发生在电容器的外壳上。
这可能是由于外界应力过大引起的，也可能是由于制造工艺不良引起的。
改善建议：a.设计和选择合适尺寸的陶瓷电容器，以满足实际应用场景的需求，避免外界应力过大。
b.提高制造工艺的质量控制，确保电容器外壳的强度满足要求。
此外，还有几个改善建议适用于以上三种常见失效模式：a.进行多次的温度循环测试，以确保陶瓷电容能够在不同温度范围下稳定工作。
b.对陶瓷电容器进行严格的耐压测试，以确保其能够在额定电压范围内正常工作。
c.对陶瓷电容器进行振动和冲击测试，以确保其能够在不同振动和冲击条件下正常工作。
综上所述，在电子产品的组装中，陶瓷电容常见的失效模式是漏电、断线和破裂。
为了改善这些失效模式，应选择质量优良的陶瓷材料和引线材料，改善制造工艺的质量控制，并进行必要的温度循环、耐压、振动和冲击测试等。
这些措施可以确保陶瓷电容器在电子产品中的可靠性和稳定性。
陶瓷电容失效模式和失效机理_概述说明以及解释
陶瓷电容失效模式和失效机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述陶瓷电容是一种常见且广泛应用于电子设备中的元件。
它具有体积小、重量轻、稳定性高、温度特性好等优点，因此在各个领域都有着广泛的应用。
然而，陶瓷电容在使用中也会出现失效现象，导致其功能无法正常发挥或完全失去功能。
了解陶瓷电容的失效模式和失效机理对于设计和维护电子设备至关重要。
1.2 文章结构本文将首先对陶瓷电容进行概念和应用领域的介绍，接着对其失效模式进行分类和定义，并简要介绍相关的失效机理。
随后，我们将分别详细探讨两种常见失效模式及其相关要点，并提供实际示例加以说明。
最后，本文将总结研究成果并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在提供一个系统且全面的概述，以帮助读者更好地了解陶瓷电容的失效模式和失效机理。
通过清晰地描述每种失效模式及其相关要点，并给出实例以加深理解，读者将能够发现并解决陶瓷电容在实际应用中可能出现的问题，并提供改进和优化的方向。
此外，本文也为未来相关研究提供了参考和展望。
以上是“1. 引言”部分的内容，希望对你的长文撰写有所帮助。
2. 陶瓷电容失效模式和失效机理概述2.1 陶瓷电容概念和应用领域陶瓷电容是一种广泛使用于电子产品中的passives 元件，其主要由导体和绝缘体构成。
导体常采用金属，例如银或钨，并具有可靠的电导性能。
绝缘体通常采用陶瓷材料，如硬陶瓷（多为氧化铁、氧化锰、二氧化硅等），以提供良好的介电性。
由于其优异的特性，陶瓷电容被广泛应用于各种电子设备中，包括通信设备、计算机及消费类电子产品等。
它们常用于储存与释放电能、稳定电流和阻抗匹配等功能。
2.2 失效模式分类和定义对于陶瓷电容而言，失效模式指元件在使用过程中可能出现的故障或损坏类型。
这些失效模式可以基于不同因素进行分类，如环境条件、操作方式和设计问题等。
常见的陶瓷电容失效模式包括但不限于以下几种：a) 短路：陶瓷电容内部存在导体间接触或导体与外壳产生直接短路现象。
电容器的常见失效模式和失效机理
电容器的常见失效模式和失效机理电容器的常见失效模式有――击穿短路；致命失效――开路；致命失效――电参数变化（包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上升等；部分功能失效――漏液；部分功能失效――引线腐蚀或断裂；致命失效――绝缘子破裂；致命失效――绝缘子表面飞弧；部分功能失效引起电容器失效的原因是多种多样的。
各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同，失效机理也各不一样。
各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下。
3.1失效模式的失效机理3.1.1引起电容器击穿的主要失效机理①电介质材料有疵点或缺陷，或含有导电杂质或导电粒子；②电介质的电老化与热老化；③电介质内部的电化学反应；④银离子迁移；⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤；⑥电介质分子结构改变；⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧；⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路。
3.1.2引起电容器开路的主要失效机理①引线部位发生“自愈“，使电极与引出线绝缘；②引出线与电极接触表面氧化，造成低电平开路；③引出线与电极接触不良；④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂；⑤液体电解质干涸或冻结；⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。
3.1.3引起电容器电参数恶化的主要失效机理①受潮或表面污染；②银离子迁移；③自愈效应；④电介质电老化与热老化；⑤工作电解液挥发和变稠；⑥电极腐蚀；⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀；⑧杂质与有害离子的作用；⑨引出线和电极的接触电阻增大。
3.1.4引起电容器漏液的主要原因①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压上升；②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳；③绝缘子与外壳或引线焊接不佳；④半密封电容器机械密封不良；⑤半密封电容器引线表面不够光洁；⑥工作电解液腐蚀焊点。
3.1.5引起电容器引线腐蚀或断裂的主要原因①高温度环境中电场作用下产生电化学腐蚀②电解液沿引线渗漏，使引线遭受化学腐蚀；③引线在电容器制造过程中受到机械损伤；④引线的机械强度不够。
铝电解电容失效原因
是对电容器失效的分析：失效模式： 1．防暴阀打开：现象：内压增加，内部温度上升。
原因：在使用过程中，施加过电压，纹波电流过大，施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高。
2．容量下降：现象：阳极箔容量减少，阴极箔容量减少，电解液干涸（主要原因）原因：制造方面，电解液量不足，使用原因，施加过电压，纹波电流过大，施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高。
3．损耗上升：现象：阳极箔容量减少，阴极箔容量减少，电解液干涸（主要原因）原因：制造方面，电解液量不足，使用原因，施加过电压，纹波电流过大，施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高，长时间使用。
4．漏电流上升：现象：氧化膜劣化，氯离子的侵入腐蚀原因：制造方面，氧化膜的缺陷，使用方面，施加过电压，纹波电流过大，施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高，长时间使用，使用含有卤素的洗净剂，粘接剂的使用，涂层剂的使用。
5．短路：现象：氧化膜劣化，氧化膜，电解纸的绝缘作用受到破坏。
原因：制造原因，氧化膜的缺陷，金属微粒附着，铝箔，引线毛刺，使用原因，引线受到异常外部应力 6．开路：现象：引出线与铝箔接触不良，腐蚀，氯离子的侵入。
原因：制造原因，引出线与铝箔铆接不实，机械应力的施加。
使用原因，引线受到异常外部应力，使用含氯离子的洗净剂，粘接剂的使用，涂层剂的使用。
电容阻值降低漏电失效分析
电容阻值降低漏电失效分析电容阻值的降低和漏电失效是电容器在使用过程中可能出现的一些问题，下面将对这两个问题进行分析。
一、电容阻值降低电容阻值的降低可能由以下原因引起：1.电容器老化：长时间使用后，电容器内部的电解液可能会发生变质，导致电容器内部的电极和电介质之间的电阻值增加，从而导致电容阻值降低。
2.温度变化：电容器的温度变化会导致电容极板的线性膨胀或收缩，进而导致电容极板之间的距离变化，从而改变了电容阻值。
3.电压过高：当电容器所承受的电压超过其耐压范围时，电容器可能会发生击穿，导致电容阻值降低。
4.外部电磁干扰：电容器的阻值可能会受到外部电磁干扰的影响，例如强磁场或高频电磁波等，导致电容阻值降低。
5.安装不当：如果电容器的安装方式不正确，例如固定方式不稳定、引线接触不良等，都可能导致电容阻值降低。
针对以上原因，可以采取以下措施来避免电容阻值的降低：1.定期检测：定期检测电容器的阻值情况，一旦发现阻值降低，应及时更换电容器。
2.选择合适温度范围：根据使用环境选择合适的电容器，以避免温度变化对电容阻值的影响。
3.控制电压范围：确保电容器所承受的电压不超过其额定值，避免电容击穿。
4.防止电磁干扰：采取相应的屏蔽措施，以减小外部电磁干扰对电容器的影响。
5.安装稳固：确保电容器的固定方式牢固可靠，引线接触良好，以避免安装不当对电容阻值的影响。
二、漏电失效电容器的漏电失效指的是电容器内部电介质的绝缘性能下降，导致漏电现象的发生。
漏电失效可能由以下原因引起：1.电容器老化：长时间使用后，电容器的绝缘性能可能会降低，导致电容器内部发生漏电。
2.温度变化：电容器的温度变化会导致电容极板的线性膨胀或收缩，进而导致电容极板之间的绝缘距离变化，从而增加了电容器的漏电风险。
3.电压过高：电容器所承受的电压超过其耐压范围时，电容器内部电介质可能会被击穿，导致漏电失效。
4.湿度变化：电容器工作环境的湿度变化可能导致电容器绝缘性能下降，进而导致漏电现象的发生。
贴片电容裂纹失效原因分析
贴片电容裂纹失效原因分析贴片电容是电子设备中常见的电子元器件之一，它广泛应用于电子电路中，主要用于过滤、耦合、绝缘电容等方面。
然而，在使用过程中，贴片电容有时会出现裂纹失效的情况。
本文将对贴片电容裂纹失效的原因进行分析。
一、外力作用：贴片电容在使用过程中容易受到外界的机械振动、冲击等力的作用。
当贴片电容所承受的应力超过其材料的耐力极限时，就会发生裂纹失效。
例如，在运输、组装、焊接等过程中，贴片电容可能受到机械冲击而导致裂纹失效。
二、热膨胀不匹配：贴片电容由多种材料组成，如电极材料、介质材料等。
这些材料在使用过程中产生热膨胀时，可能会存在不匹配的情况。
当贴片电容的不同部分存在热膨胀不匹配时，就会产生应力集中，从而导致裂纹失效。
此外，贴片电容在焊接过程中也会受到高温的影响，当焊接温度过高或焊接时间过长时，可能会导致贴片电容内部的材料发生热膨胀不一致，从而引发裂纹失效。
三、环境因素：贴片电容的失效与环境因素密切相关。
在高温、高湿度、高盐度、高气压等特殊环境下，贴片电容的材料容易产生膨胀或腐蚀，导致内部应力积累，从而引发裂纹失效。
另外，在一些粗糙表面的基板上安装贴片电容，其间发生微小位移时，也会形成应力集中而导致裂纹失效。
四、焊接过程：贴片电容在焊接过程中容易受到过温或焊接不良的影响，从而导致裂纹失效。
焊接温度过高或焊接时间过长，可能会引起焊点附近的材料热膨胀，产生应力集中；焊接温区宽度不均匀、接触不良或焊接剂残留等因素，也会对贴片电容产生不良影响。
五、材料质量：贴片电容的材料质量是决定其裂纹失效的重要因素之一、如果材料本身质量不稳定、工艺控制不当或混入杂质，就容易降低贴片电容的抗裂性能和可靠性。
六、设计问题：贴片电容的设计问题也会引发裂纹失效。
例如，结构设计不合理、焊盘过小、应力集中等因素，都可能导致贴片电容裂纹失效。
综上所述，贴片电容裂纹失效的原因主要包括外力作用、热膨胀不匹配、环境因素、焊接过程、材料质量和设计问题。
铝电解电容的失效原因分析
铝电解电容的失效原因分析铝电解电容是电容中⾮常常见的⼀种。
铝电解电容⽤途⼴泛：滤波作⽤；旁路作⽤；耦合作⽤；冲击波吸收；杂⾳消除；移相；降压等等。
对于铝电解电容，常见的电性能测试包括：电容量，损耗⾓正切，漏电流，额定⼯作电压，阻抗等等。
在失效分析案件中，关于铝电解电容的失效案件不少，那么常见的铝电解电容的失效机理有哪些呢？1、漏液在正常的使⽤环境当中，经过⼀段时间密封便可能出现泄漏。
通常，温度升⾼、振动或密封的缺陷等都有可能加速密封性能变坏。
漏液的结果是电容值下降、等效串联电阻增⼤以及功率耗散相应增⼤等。
漏液使⼯作电解液减少，丧失了修补阳极氧化膜介质的能⼒，从⽽丧失了⾃愈作⽤。
此外，由于电解液呈酸性，漏出的电解液还会污染和腐蚀电容器周围其他的元器件及印刷电路板。
2、介质击穿铝电解电容器击穿是由于阳极氧化铝介质膜破裂，导致电解液直接与阳极接触⽽造成的。
氧化铝膜可能因各种材料、⼯艺或环境条件⽅⾯的原因⽽受到局部损伤，在外电场的作⽤下⼯作电解液提供的氧离⼦可在损伤部位重新形成氧化膜，使阳极氧化膜得以填平修复。
但是如果在损伤部位存在杂质离⼦或其他缺陷，使填平修复⼯作⽆法完善，则在阳极氧化膜上会留下微孔，甚⾄可能成为穿透孔，使铝电解电容击穿。
⼯艺缺陷如阳极氧化膜不够致密与牢固，在后续的铆接⼯艺不佳时，引出箔条上的⽑刺刺伤氧化膜，这些刺伤部位漏电流很⼤，局部过热使电容器产⽣热击穿。
3、开路当电容器内部的连接性能变差或失效时，通常就会发⽣开路。
电性能连接变差的产⽣可能是腐蚀、振动或机械应⼒作⽤的结果。
当铝电解电容在⾼温或潮热的环境中⼯作时，阳极引出箔⽚可能会由于遭受电化学腐蚀⽽断裂。
阳极引出箔⽚和阳极箔的接触不良也会使电容器出现间歇开路。
4、其他1）在⼯作早期，铝电解电容器由于在负荷⼯作过程中电解液不断修补并增厚阳极氧化膜（称为补形效应），会导致电容量的下降。
2）在使⽤后期，由于电解液的损耗较多，溶液变稠，电阻率增⼤，使电解质的等效串联电阻增⼤，损耗增⼤。
MLCC电容烧损失效机理分析及改善建议
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。
电容失效的原因分析
电容失效的原因分析
电容失效的原因可能有以下几种：
热击穿：电容器内部的电解液、电极材料、以及由这些材料组成的连接部分都会在运行过程中产生热量，若散热不良，会导致热击穿而失效。
电击穿：电容器本身的绝缘性能不好，或者存在机械损伤、化学腐蚀等情况，会导致电介质分解、气体生成等，降低电容器的击穿强度，最终导致失效。
机械损坏：电容器在使用过程中，受到各种应力的作用，比如机械振动、冲击、挤压等，可能会导致电容器内部结构出现缺陷，降低电容器的性能和寿命。
介质老化：电容器中的电解液、电极材料等在长期使用过程中会发生老化，导致电容器性能下降，最终失效。
过压击穿：当电容器的工作电压超过其额定电压时，会导致电容器内部结构损坏，降低电容器的性能和寿命。
欠压击穿：当电容器的工作电压低于其额定电压时，会导致电容器内部的电解液分解、气体生成等，降低电容器的击穿强度，最终导致失效。
引线断裂：电容器中的引线部分若存在焊接不良、机械应力等问题，会导致引线断裂，最终导致电容失效。
短路：电容器内部的电极板之间发生短路现象，导致电容器无法正常工作。
以上是电容失效的主要原因，为了提高电容器的可靠性和寿命，需要在设计、制造、使用和维护等环节中加强质量控制和检测。
mlcc电容热失效原因
mlcc电容热失效原因
MLCC电容器的热失效主要有以下几个原因：
1. 温度过高：MLCC电容器在工作过程中会产生热量，如果
温度过高超过了其耐受温度范围，就会导致热失效。
高温会使电容器内部的介质材料发生变化，导致电容值降低甚至完全失效。
2. 电压过高：MLCC电容器在工作中承受的电压不能超过其
耐压范围，否则会导致热失效。
过高的电压会使电容器内部发生击穿现象，破坏其结构，导致电容值变化或失效。
3. 湿度：MLCC电容器对湿度比较敏感，如果环境湿度过高，容易引起介质材料的气体或电解质的溶解，影响电容器的性能。
4. 机械应力：机械应力，包括振动、冲击等，也是导致
MLCC电容器热失效的因素之一。
机械应力会引起电容器内
部结构的变形或破损，导致电容值发生变化或失效。
综上所述，温度过高、电压过高、湿度和机械应力是导致MLCC电容器热失效的主要原因。
为了避免热失效，应注意
控制工作温度和电压，并保持良好的工作环境。
电解电容寿命的失效分析
电解电容广泛应用在电力电子的不同领域，主要是用于平滑、储存能量或者交流电压整流后的滤波，另外还用于非精密的时序延时等。在开关电源的MTBF预计时，模型分析结果表明电解电容是影响开关电源寿命的主要因素，因此了解、影响电容寿命的因素非常重要。
电解电容的寿命取决于其内部温度。因此，电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度，电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应用者来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。
1.电解电容的非正常失效
一些因素会引起电解电容失效，如极低的温度，电容温升（焊接温度，环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。
电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。
以上这些特性保证了电容在要求的领域中具有很长的工作寿命。
3.2、影响寿命的应用因素
根据寿命公式，可以得出影响寿命的应用因素为：纹波电流(IRMS)、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）。
（1）.纹波电流
纹波电流的大小，直接影响电解电容内部的热点温度。查询电解电容的使用手册，就可以得到纹波电流的允许范围。如果超出范围，可以采用并联方式解决。
另外将延长的阴极铝箔与电容器铝壳直接接触，也是很好的降低热阻的方法。同时应注意铝壳会因此带负电，不能作负极连接。
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失效应力与失效模式的相关性
• 过电：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电 源金属化烧毁 • 静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护 MOS 电路潜在损伤或烧毁 • 热：键合失效、Al-Si互溶、pn结漏电 • 热电：金属电迁移、欧姆接触退化 • 高低温：芯片断裂、芯片粘接失效 • 低温：芯片断裂
• • • • • 由高温寿命L1推算常温寿命L2 F=L2/L1 对指数分布 L1=MTTF=1/λ λ失效率
试验时间内失效的元件 数 初始时间未失效元件数 ×试验时间
失效率＝
温度应力－时间模型的简化： 十度法则
• 内容：从室温算起，温度每升高10度， 寿命减半。 • 应用举例：推算铝电解电容寿命 105C，寿命1000h（标称值） 55C, 寿命1000X2E5=32000h 35C，寿命1000X2E7=128000h =128000/365/24=14.81年
烘焙和清洗技术的应用举例
烘焙和清洗技术的应用举例
• 双极型器件的反向靠背椅特性是钝化层 可动离子沾污的结果，可用高温反偏和 高温储存来证实。
失效分析的发展方向
• • • • • 失效定位成为关键技术 非破坏 非接触 高空间分辨率 高灵敏度
无损失效分析技术
• 无损分析的重要性 (从质检和失效分析两 方面考虑) • 检漏技术 • X射线透视技术 用途：观察芯片和内引线的完整性 • 反射式扫描声学显微技术 用途：观察芯片粘接的完整性，微裂纹， 界面断层
F = m
M t − M 0 = Ae
(t − t 0 )
mvt − mv0 = F (t − t0 )
失效物理模型小结
• 应力－强度模型与断裂力学模型相似， 不考虑激活能和时间效应，适用于偶然 失效和致命性失效，失效过程短，特性 变化快，属剧烈变化，失效现象明显 • 应力－时间模型（反应论模型）与牛顿 力学模型相似，考虑激活能和时间效应 ，适用于缓慢退化，失效现象不明显
时间
以失效分析为目的的电测技术
• 电测在失效分析中的作用 重现失效现象，确定失效模式，缩小故 障隔离区，确定失效定位的激励条件， 为进行信号寻迹法失效定位创造条件 • 电测的种类和相关性 连接性失效、电参数失效和功能失效
电子元器件失效分析的简单实 用测试技术（一）
• 连接性测试：万用表测量各管脚对地端/电源端 /另一管脚的电阻，可发现开路、短路和特性退 化的管脚。电阻显著增大或减小说明有金属化 开路或漏电部位。 • 待机(stand by)电流测试:所有输入端接地（或电 源），所有输出端开路，测电源端对地端的电 流。待机(stand by)电流显著增大说明有漏电失 效部位。待机(stand by)电流显著减小说明有开 路失效部位。
失效物理的概念
• 定义：研究电子元器件失效机理的学科 • 失效物理与器件物理的区别 • 失效物理的用途
失效物理的定义
• 定义：研究电子元器件失效机理的学科 • 失效机理：失效的物理化学根源 • 举例：金属电迁移
金属电迁移
• 失效模式：金属互连线电阻值增大或开路 • 失效机理：电子风效应 • 产生条件：电流密度大于10E5A/cm2 高温 • 纠正措施：高温淀积，增加铝颗粒直径，掺铜， 降低工作温度，减少阶梯，铜互连、平面化工 艺
举例说明：失效分析的概念和作用
• • • • • • 某EPROM 使用后无读写功能 失效模式：电源对地的待机电流下降 失效部位：部分电源内引线熔断 失效机理：闩锁效应 确定失效责任方：模拟试验 改进措施建议：改善供电电网，加保护 电路
失效分析的受益者
• 元器件厂：获得改进产品设计和工艺的依据 • 整机厂：获得索赔、改变元器件供货商、改进 电路设计、改进电路板制造工艺、提高测试技 术、设计保护电路的依据 • 整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依 据 • 提高产品成品率和可靠性，树立企业形象，提 高产品竞争力
电子元器件失效分析的简单实 用测试技术（二）
• 各端口对地端/电源端的漏电流测试（或 I——V测试）,可确定失效管脚。 • 特性异常与否用好坏特性比较法确定。
由反向I－V特性确定失效机理
4.50E-02 4.00E-02 3.50E-02 烧断电源端1对地 烧断电源端2对地 烧断电源端3对地 未烧断电源端对地 3.00E-02
失效机理的概念（续）
• 参数漂移的可能失效机理：封装内水汽 凝结、介质的离子沾污、欧姆接触退化、 金属电迁移、辐射损伤
失效机理的内容
• 失效模式与材料、设计、工艺的关系 • 失效模式与环境应力的关系 环境应力包括：过电、温度、湿度、机 械应力、静电、重复应力 • 失效模式与时间的关系
水汽对电子元器件的影响
由反向I－V特性确定失效机理
• 反向击穿电压不稳定：芯片断裂、芯片 受潮
烘焙技术
• 1应用范围：漏电流大或不稳定、阻值低 或不稳定、器件增益低、继电器接触电 阻大 • 2用途：确定表面或界面受潮和沾污 • 3方法：高温储存、高温反偏
清洗技术
• 应用范围：离子沾污引起的表面漏电 • 用途：定性证明元器件受到表面离子沾 污 • 方法：无水乙醇清洗 去离子水冲洗（可免去） 烘干
失效发生期与失效机理的关系
• 早期失效：设计失误、工艺缺陷、材料 缺陷、筛选不充分 • 随机失效：静电损伤、过电损伤 • 磨损失效：元器件老化 • 随机失效有突发性和明显性 • 早期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性
失效发生期与失效率
失效率＝
失 效 率 期
试验时间内失效的元件 数 试验初始的元件数 ×试验时间
电子元器件可靠性物理
中国电子电器可靠性工程协会 费庆 Tel. 010-67642668 北京市南三环东路27号C1108
第一讲 失效物理的概念
失效的概念
• 失效定义 1 特性剧烈或缓慢变化 2 不能正常工作 • 失效种类 1 致命性失效：如过电应力损伤 2 缓慢退化：如MESFET的IDSS下降 3 间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效
应力－时间模型的应用：预计 元器件平均寿命
• 1求激活能 E
E ) kT E ln L = B + kT E ln L 1 = B + kT 1 L = A exp( ln L
2
Ln L2
Ln L1
B
E = B + kT
2
1/T1
1/T2
预计平均寿命的方法
• 2 求加速系数F
L 2 = A exp( E L2 = A exp(
小结
失效物理的定义：研究电子元器件失效机 理的学科 失效物理的用途： 1 失效分析：确定产品的失效模式、失效 机理，提出纠正措施，防止失效重复出 现 2 可靠性评价：根据失效物理模型，确定 模拟试验方法，评价产品的可靠性
第二讲 阻容元件失效机理
电容器的失效机理
• • • • 电解电容 钽电容 陶瓷电容 薄膜电容
收集失效现场数据
• 作用：根据失效现场数据估计失效原因 和失效责任方 根据失效环境：潮湿、辐射 根据失效应力：过电、静电、高温、低 温、高低温 根据失效发生期:早期、随机、磨损 • 失效现场数据的内容
水汽对电子元器件的影响
• • • • 电参数漂移 外引线腐蚀 金属化腐蚀 金属半导体接触退化
辐射对电子元器件的影响
2.50E-02 电（ 流A ）2.00E-021.源自0E-021.00E-02
5.00E-03
0.00E+00 0 2 4 6 8 10 12 14
- 5.00E-03 反向电压（V）
由反向I－V特性确定失效机理
• 直线为电阻特性，pn结穿钉，属严重 EOS损伤。 • 反向漏电流随电压缓慢增大，pn结受 EOS损伤或ESD损伤。 • 反向击穿电压下降，pn结受EOS损伤或 ESD损伤。
失效发生期与失效机理的关系
• 早期失效：设计失误、工艺缺陷、材料 缺陷、筛选不充分 • 随机失效：静电损伤、过电损伤 • 磨损失效：元器件老化 • 随机失效有突发性和明显性 • 早期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性
第四讲 失效分析技术
失效分析的作用
• 确定引起失效的责任方（用应力－强度 模型说明） • 确定失效原因 • 为实施整改措施提供确凿的证据
固体钽电容
• 过流烧毁 • 正负极反接
陶瓷电容
电路板弯曲引起芯片断裂，漏电流增 大
陶瓷电容
• 银迁移引起边缘漏电和介质内部漏电
第三讲 微电子器件失效机理
失效模式的概念和种类
• 失效的表现形式叫失效模式 • 按电测结果分类：开路、短路或漏电、 参数漂移、功能失效
失效机理的概念
• 失效的物理化学根源叫失效机理。例如 • 开路的可能失效机理：过电烧毁、静电 损伤、金属电迁移、金属的电化学腐蚀、 压焊点脱落、CMOS电路的闩锁效应 • 漏电和短路的可能失效机理：颗粒引发 短路、介质击穿、pn微等离子击穿、SiAl互熔
温度应力－时间模型
dM dt = Ae
E − kT
T高，反应速率大，寿命短 E大，反应速率小，寿命长
温度应力的时间累积效应
M t − M 0 = Ae
E − kT
(t − t 0 )
失效原因：温度应力的时间累积效 应，特性变化超差
与力学公式类比
dM dt = Ae
E − kT
dv dt
E − kT
失效分析技术的延伸
• 进货分析的作用：选择优质的供货渠道， 防止假冒伪劣元器件进入整机生产线 • 良品分析的作用：学习先进技术的捷径 • 破坏性物理分析（DPA）：失效前的物 理分析
失效分析的一般程序
收集失效现场数据 电测并确定失效模式 非破坏检查 打开封装 镜检 通电并进行失效定位 对失效部位进行物理化学分析，确定失效机 理 • 综合分析，确定失效原因，提出纠正措施 • • • • • • •