陶瓷电容结构及失效原因

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陶瓷电容结构及失效原因

2021-10-29 10:14:56

简介:陶瓷电容是有两个端子的非极性元件。早期z常使用陶瓷电容是碟型电容器,比晶体管问世的时间要早,在1930年代到1950年代就应用在许多的真空管设备(如广播接收器)中,后来陶瓷电容也广泛使用在晶体管设备中。至2007年止,由于陶瓷电容相较于其他低容值电容的高容量及低成本优势,陶瓷电容仍广泛使用在各种电子设备中。陶瓷电容器是以陶瓷为介电质的电容器。其结构是由二层或更多层交替出现的陶瓷层和金属层所组成,金属层连结到电容器的电极。

电解电容

陶瓷材料的成分决定了陶瓷电容器的电气特性及其应用范围,依稳定性可分为以下三类:

类别一:有高稳定性和低损失,适用于谐振电路的应用。 

类别二: 容积效率高,但稳定性及准确度较差,适用于缓冲、解耦及旁路电路。 

类别三: 容积效率更高,但其稳定性及准确度更差。


多层陶瓷电容的失效原因分为外部因素和内在因素


内在因素一:陶瓷介质内空洞--导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。


内在因素二:烧结裂纹--烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。


内在因素三:分层 --多层陶瓷电容器(MLCC)的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。 


外在因素一:温度冲击裂纹--主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。 


外在因素二:机械应力裂纹--多层陶瓷电容器的特点是能够承受较大的压应力,但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见应力源有:贴片对中,工艺过程中电路板操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;通孔元器件插入;电路测试、单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端,沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生z多的一种类型缺陷。



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