当前位置：文档库 › 铝电解电容的失效分析

铝电解电容的失效分析

应用铝电解电容器必须考虑的问题

铝电解电容器的失效

一、铝电解电容器失效的最主要原因

电解液干涸！

电解液干涸的原因

电解液自然挥发

电解液的消耗

电解液自然挥发

电解液的挥发速度随温度的升高而变快；

电解液的挥发速度与电容器的密封质量有关，无论在高温还是在低温条件下都要有良好的密封性。

电解液的消耗

漏电流所引起的电化学效应消耗电解液；

铝电解电容器的寿命随漏电流增加而减少；

漏电流随温度升高而增加：250C时漏电流仅仅是850C时漏电流的不到十分之一；

漏电流随施加电压升高而增加：耐压为400V的铝电解电容器在额定电压下的漏电流大约是90%额定电压下的漏电流的5倍。

电解液干涸的时间就是铝电解电容器的寿命

影响铝电解电容器寿命的因素（温度1）

根据铝电解电容器的电解液的不同，铝电解电容器的最高工作温度可分为：

一般用途：850C；

一般高温用途：1050C：

特殊高温用途：1250C：

汽车发动机舱：140∽1500C；

影响铝电解电容器寿命的因素

（额定寿命小时数）

按寿命小时数铝电解电容器可以分为：

一般用途（常温，3年以内）：1000小时；

一般用途（常温，希望比较长的时间）：2000小时以上；

工业级：更长的寿命小时数。

影响铝电解电容器寿命的因素

（温度2）

温度每升高100C，寿命小时数减半；

影响铝电解电容器寿命的因素

（电解液）

电解液的多与寡决定铝电解电容器的寿命；

影响铝电解电容器寿命的因素

（应用条件）

高温缩短铝电解电容器寿命；

高纹波电流缩短铝电解电容器寿命；

工作电压过高缩短铝电解电容器寿命；

二、影响铝电解电容器寿命的参数与应用条件

工作电压与漏电流的关系

CDE生产的450V/4700Uf/850C铝电解电容器的漏电流与施加电压的关系：

温度与漏电流的关系

CDE生产的450V/4700Uf/850C铝电解电容器的漏电流与环境温度的关系：

温度、电压、纹波电流共同作用对寿命的影响以EPCOS的B43697电子镇流器用铝电解电容器为例

在不同的电压与温度条件下的铝电解电容器寿命不同。

铝电解电容器的寿命与温度、纹波电流的关系

三、铝电解电容器寿命推算方法：

简单寿命推算

根据ESR、热阻、纹波电流推算寿命

根据温度、纹波电流与寿命的关系推算寿命

简单寿命推算方法1

不含有纹波电流工作状态的铝电解电容器的推算：基本依据为“100C法则”，即环境温度每上升100C寿命减半，反之亦然，这个“100C法则”是在零纹波电流条件下适用。在铝电解电容器流过比较大的纹波电流时不一定适用。

简单寿命推算方法2

国产某些品牌铝电解电容器推荐的方法

日本品牌铝电解电容器推荐的方法

基本思路

在额定电压下，铝电解电容器的寿命可以由以下公式计算。

其中，L和L0分别为：实际环境温度T时的寿命和额定最高温度T0时的寿命。可以看到，铝电解电容器的使用寿命随温度下降没100C，寿命增加一倍，即所谓100C法则。因此，无论是使用还是储存，铝电解电容器均应在尽量低的环境温度下为好。例如，850C/1000小时的铝电解电容器在450C使用寿命为16000小时，折合为1年零10个月；290C时为48000小时，折合为5年零6个月；而1000小时折合为42天。可以看到，降低温度对延长铝电解电容器寿命的重要性。

图解计算

存在的问题

上述三种推算方法仅适用于存储状态和无纹波电流（很小纹波电流）的工作状态（如隔直流电容、小信号电路的旁路电容）。对于明显含有纹波电流的工作条件时，上述方法不一定适用，这时应将纹波电流的效应考虑在应用条件中。

考虑纹波电流时的寿命推算方法

铝电解电容器的发热由于内部等效串连电阻（ESR）引起，其产生的损耗为：

5.16

其中I和R（ESR）分别为：纹波电流（A）和等效串联电阻（Ω）。由于发热引起的温升为：

5.17

其中ΔT、I、A、R（ESR）、H分别为：电容器中心的温升（0C）、纹波电流（A）、电容器的表面积（cm2）、ESR（Ω）、散热系数｛（1.5∽2.0）×10-3W/（cm2×0C）｝。

公式（5.17）表示了电容器的温度上升与纹波电流的平方以及等效串联电阻ESR成正比，与电容器的表面积成反比，因此，纹波电流的大小决定着产生热量的大小，且影响其使用寿命，电容器的类型以及使用条件影响着ΔT值的大小，一般情况下，ΔT<50C。

铝电解电容的温度测试

利用测试结果，并考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式：

5.18

其中，L、L0、K、T0、T、ΔT分别为：实际使用寿命、直流工作电压下的使用寿命、纹波电流系数（实际纹波电流有效值与额定纹波电流有效值之比，K=2时，纹波电流在允许的范围内，K=4时为超过纹波电流范围）、最高使用温度、工作温度、中心温升。

电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时，电容器可通过转化（5.18）式得到，如下：

5.19

其中，L0、ΔT0分别为：工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命（小时）、最高工作温度下的电容器中心容许温升。

实际上式（5.18）和式（5.19）所表述的是在测试到电容器壳的温度后所得，而并不知道纹波电流的大小，如果知道纹波电流的大小，可以将式（5.19）改为：

5.20

其中，I0、I分别为：最高工作温度下的额定纹波电流（A）：实际的纹波电流（A）。

问题

按照式（5.17）存在的问题就是散热系数的确定，生产厂商不给出用户就无法精确计算，如果粗略估算将会产生至少30%的偏差。由于直接测量电容器的内部温升存在着困难，可以利用下表列出表明温度和芯片温度的换算关系。

铝电解电容器芯包与外壳温度的关系

问题

以上的寿命的推算公式，原则上适用于周围环境温度为+400C到最高工作温度范围内，但由于封口材料的老化等因素，实际的推算寿命时间一般最大为15年。

式5.17到式5.20的表述与计算均非常麻烦，而且由于测试以及个体电容器的导热差异而使推算结果很不准确，仅能作为近似估计值。

问题

如果想得到比较准确的推算结果，最好的方法是利用电容器生产厂商所给的温度寿命曲线。比较负责的国外铝电解电容器厂商均给出铝电解电容器寿命与环境温度及纹波电流的关系曲线。

根据ESR、热阻、纹波电流推算寿命

EPCOS的B43550规格的铝电解电容器与温度、纹波电流的关系

EPCOS的每一个系列铝电解电容器均带有温度、纹波电流与寿命关系曲线

RIFA的寿命推算方法

根据功率损耗、热阻、实际的ESR推算寿命

为计算铝电解电容器的工作寿命（LOP），必须知道：

工作电压（Uapplied），

流过铝电解电容器的纹波电流的有效值（IRMS）

环境温度（Ta）

热阻（Rth）

电容失效分析详解

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。第二种、SMT之后生产阶段导致的破裂失效电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时，若焊锡组件受到扭曲或在焊锡过程后把电路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’这类的损坏。在机械力作用下板材弯曲变形时，陶瓷的活动范围受端位及焊点限制，破裂就会在陶瓷的端接界面处形成，这种破裂会从形成的位置开始，从45°角向端接蔓延开来。

铝电解电容失效分析报告

400V47电解电容失效分析报告客户供应商问题发生处市场反馈品产品名/型号 400V47uF 部品名铝电解电容器收到反馈品时间 Discipline1 组织成员 ***（技术部长）*** ( 品保部长) *** （工艺工程师） *** （材料工程师）***（制造部长）***（品质主管）日期/时间：2009年12月29日 Discipline2 问题描述收到***司400V47uF市场反馈品（14只，见下图1）。图1 Discipline3 原因分析一.外观质量： 1.不良品生产年代分类情况：序号套管线号生产时间数量 NO1 U-5 2006年 1 NO2 V-3 2007年 10 NO3 W-H 2008年 3 从以上不良品套管表面标识可知，反馈产品为本司2006年-2008年生产产品，与前几次市场反馈品为同时期生产产品。

43.7nF 95.7 837 33.37nF 261.6 1540 测试结论：容量小、损耗及漏电流大。有引线产品X线图片断引线产品图片

透视检查结论：以上X线透视检查结果表明：反馈品除芯包鼓凸外，其他内部结构无异常。四、解剖电容器内部结构：解剖电容器内部结构：橡皮塞老化变形、表面局部有电解液残余（图3），芯包发热干枯、电解液挥发，但铝壳内壁无击穿打火痕迹（图4）。进一步展开检查芯包内部结构，电解纸发热局部部位呈焦黄色、阳极箔片脆干，但电解纸及箔片表面无击穿点，而且引线与箔片铆接质量良好（图5）。图3 图4 图5 五、原因分析：以上测试、解析结果表明：此次反馈不良品大部分为同时期生产产品，而且不良现象基本相同，均为典型的长时间使用后的发热失效品。根据电容器发热失效机理，以及我们对该产品的材料工艺配套和制程的进一步追溯分析、组织相关部门的多方讨论意见等，我们分析认为造成该产品多次市场失效的可能原因是： 1.该产品生产时间偏长。虽然 08年才开始陆续使用，存在一定的装机、储存、发运或后续

MLCC的质量控制与失效分析

无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高，但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1：10-20。从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。无源元件的类型很多，多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要，也是用量最大的产品之一。MLCC的典型结构中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结 Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn 发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、 X7R、 Z5U等。根据MLCC的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。 MLCC 的常见失效模式多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素内在因素主要有以下几种： 1.陶瓷介质内空洞 (Voids) 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。 2.烧结裂纹 (firing crack) 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。 3.分层 (delamination) 多层陶瓷电容器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。外部因素主要为：

电解电容寿命分析

电解电容寿命分析：以下均为简要说明，如有不同看法，请直接点评，同时也为众多LED电源制造商找到一个长寿命的理由。哪些地方不对，请多指教！我们说一个电解的额定寿命多少小时，都是在其额定参数相同的工作环境下的实际寿命。同时也是设计寿命。主要影响电解电容寿命的因素有以下几点：环境温度、电压、纹波电流、频率。 1、频率，首先请断定，使用的电解电容为高频电解电容。保证在频率一项不影响您电源的实际工作频率。 2、纹波电流：这个参数在电解规格书里可以查到额定的纹波电流，按照电源本身的纹波电流来选用合适的电解。以上2项要考虑参数的余量，一般按照1.5倍计算足以。下面是影响寿命的主要参数 3、环境温度：按照目前最普遍的电容寿命估算方法，实际工作温度比电容额定温度低10度，寿命增加1倍的理论。额定温度105度，而实测温度为65度105-65=40度也就增加4倍。我们选用额定1万小时的电解电容，即95度时2万小时，85度时4万小时，75度时 8万小时，65度时16万小时，这16万小时暂时先记在这里。 4、工作电压：我们选用的电解额定为63V，实际工作37.2V，我们可以肯定寿命比额定要长，至于长了多少，我们先不管。以上参数均为我公司的电解选用原则。再分析一下电解电容的性能衰减特性。我们说的一个电解电容的寿命结束了，其实并不是所有功能全部失效，而是开始衰减，直到满足不了电解在电路中所起到的作用。那么我们就要看电解在实际电路中所起到的作用，我先说2种用途，1是在PFC电路中，一个是在电源输出端做滤波使用，当电解性能衰减时，PF值会降低，但是即使降低到0.5（不加PFC电路），电源也是一样在工作，输出电流和电压丝毫不会受到影响。而做在输出端作为处理纹波的情况也是一样，只是输出纹波不断增大而已，而这个纹波对LED的确有很大影响，但是绝对不会立刻使LED失效。所以，综上说述，我们做电源的要做到以下2点： 1、选用正品知名品牌的电解电容 2、设计电路时，充分考虑实际工作参数与电解参数的余量（转载）

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。对比失效样品，OK样品电容内部结构成分一致，内电极为Ni电极，电极层连续性较差，且存在较多细小孔洞。但并未发现贯穿相邻电极的孔洞和机械应力裂纹的存在，电容表面破损程度亦较低，故不存在漏电现象。

陶瓷电容MLCC漏电失效分析

MLCC漏电失效分析 1. 案例背景客户端在老化实验测试阶段发现MLCC出现漏电失效，其不良比率不详，该MLCC焊接工艺为回流焊接工艺。 2. 分析方法简述通过外观检查OK样品与NG样品表面未见明显异常。通过X射线透视检查，OK样品和NG样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。将OK样品和NG样品分别切片，然后在金相显微镜下放大拍照观察MLCC内部结构，NG样品电容内部存在镍瘤及热应力裂纹，而OK样品未见异常。通过对样品剖面SEM/EDS分析， NG样品电容内部电极层不连续，存在明显镍瘤；其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹（EDS结果中C含量高达50%），此应为热应力裂纹，裂纹的存在直接导致电容性能异常；而OK样品电容内部电极层连续，陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤，电容性能良好。 3. 分析与讨论失效模式分析：多层陶瓷电容器（MLCC）本身的内在可靠性十分优良，可长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对可靠性产生严重的影响。陶瓷多层电容器（MLCC）失效的原因一般分为外部因素和内在因素。内在因素包括: 陶瓷介质内空洞、介质层分层；外部因素包括：热应力裂纹及机械应力裂纹。 1)陶瓷介质内的孔洞所谓的陶瓷介质内的孔洞是指在相邻电极间的介质层中存在较大的孔洞，这些孔洞由于内部可能含有水汽或离子，在端电极间施加电压时，降低此处的耐压强度，导致此处发生过电击穿现象。 2)介质层分层多层陶瓷电容的烧结为多层材料堆叠共烧，烧结温度在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。值得一提的是，某些分层还可能导致陶瓷介质内部产生裂纹，或在介质层内出现断续的电极颗粒等，这些都与电容器的生产工艺有关。分层的直接影响是绝缘电阻降低，电容量减小。 3)热应力裂纹实际使用中各种温度冲击往往容易产生热应力，热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷靠近端电极的两侧，常见的表现形式为贯穿瓷体的裂纹，有的裂纹与内电极呈现90°。需要强调的是，这些

(整理)陶瓷电容失效分析

多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结 Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn 发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、 X7R、 Z5U 等。根据MLCC的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。 MLCC 的常见失效模式多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素内在因素主要有以下几种： 1.陶瓷介质内空洞 (Voids) 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。 2.烧结裂纹 (firing crack) 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。 3.分层 (delamination) 多层陶瓷电容器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。外部因素主要为： 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 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。

电解电容寿命分析

电解电容寿命分析像其它电子器件应用一样 , 电解电容同样遵循一种被称为“Bathtub Curve”的失效率曲线。其表征的是一种普遍的器件（设备）失效率趋势。但在实际应用中，电解电容的设计可靠性一般以其实际应用中的期望寿命（ Expected Life ）作为参考。这种期望寿命表达的是一种磨损失效（ wear-our failure ）。如下图所示，在利用威布尔概率纸（ Weibull Probability Paper ）对电解电容的失效率进行分析时可看到在某一使用期后其累进失效率曲线 (Accumulated Fallure Rate) 斜率要远大于 1 ，这说明了电解电容的失效模式其实为磨损失效所致。影响电解电容寿命的因素可分为两大部分： 1) 电容本身之特性。其中包括制造材料（极片、电解液、封口等）选择及配方，制造工艺及技术（封口方式、散热技术等）。 2) 电容设计应用环境（环境温度、散热方式、电压电流参数等）。电容器件一旦选定，寿命计算其实可归结为自身损耗及热阻参数的求取过程。 1 、寿命评估方式电解电容生命终结一般定义为电容量 C 、漏电流（ I L）、损耗角（ tan δ）这三个关键参数之一的衰退超出一定范围的时刻。在众多的寿命影响因素中，温升是最关键的一个。而温升又是使用损耗的表现，故额定寿命测试往往被定为“在最大工作温度条件下（常见的有 85degC 及 105degC ），对电容施以一定的 DC 及 AC 纹波后，电容关键参数电容量 C 、漏电流（ IL ）、损耗角（ tan ）的衰竭曲线”。如下图所示： 2 、环境温度与寿命的关系一般地（并非绝对），当电容在最大允许工作环境温度以下工作时（一般最低到 + 40degC 的温度范围），电解电容的期望寿命可以根据阿列纽斯理论（ Arrhenius theory ）进行计算。该理论认为电容之寿命会随温度每十摄氏度的上升而减半（每上升十摄氏度将在原基础上衰减一半）。从而可以得到如下寿命曲线以及用于计算寿命的环境温度函数 f(T )：环境温度函数 f(T ) ：在一些纹波电流很小以致其在 ESR 上损耗引起的温升远远小于环境温度的作用时（例如与几乎无纹波的 DC 电源并联使用），即可认为电容器里面的热点温度与环境温度相等。一般可以按下式进行寿命计算： L OP=LoXf(t)

陶瓷电容耐压不良失效分析

陶瓷电容耐压不良失效分析美信检测失效分析实验室摘要：通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验分析，认为造成陶瓷电容耐压不良原因为二次包封模块固化过程中及固化后应力作用造成陶瓷-环氧界面存在间隙，导致其耐压水平降低。关键词：陶瓷电容电容耐压不良电容失效电容失效分析耐压失效分析 1. 案例背景陶瓷电容器客户端耐压不良。 2.分析方法简述（1）通过对NG样品、OK样品进行了外观光学检查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模拟试验后，发现NG样品均存在明显的陶瓷-环氧界面脱壳，产生了气隙，此气隙的存在会严重影响电容的耐压水平。从测试结果，可以明显看到在陶瓷-环氧分离界面的裂缝位置存在明显的碳化痕迹，且碳化严重区域基本集中在边缘封装较薄区域，而OK样品未见明显陶瓷-环氧界面脱壳分离现象。（2）NG样品与OK样品结构成分一致，未见结构明显异常。失效的样品是将未封样品经焊接组装灌胶，高温固化后组成单元模块进行使用的。取样品外封环氧树脂进行玻璃转化温度测试，发现未封样品的外封环氧树脂玻璃转化温度较低，怀疑因为灌胶的高温超过了陶瓷电容的环氧树脂封体的玻璃转化温度，达到了其粘流态，导致陶瓷基体和环氧界面脱粘产生气隙。随着环氧树脂固化冷却过程体积收缩，产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中，并作用于陶瓷-环氧界面，劣化界面的粘结，此时的形变就很难恢复。然后在外部电场力（耐压加电测试）的作用下，在间隙路径上产生了弱点击穿。

图1.样品外观典型外观对委托方提供的样品进行金相切片，NG 样品环氧树脂封层和陶瓷基材分层明显，两电极间的裂缝通路上有碳化的痕迹，OK 样品未见异常。图2. NG 样品金相切片照片（500X, 100X ）图3. OK 样品金相切片照片（500X, 200X ）样品切片后，对剖切面进行SEM/EDS 分析，NG 样品环氧树脂和陶瓷基材分层明显，且有明显的碳化痕迹陶瓷基外封树脂电极碳化严重区域电极外封树脂陶瓷基

电子元器件失效模式总结

元器件的失效模式总结 Beverly Chen 2016-2-4 一、失效分析的意义失效分析（Failure Analysis）的意义在于通过对已失效器件进行事后检查，确定失效模式，找出失效机理，确定失效的原因或相互关系，在产品设计或生产工艺等方面进行纠正以消除失效的再次发生。一般的失效原因如下：二、失效分析的步骤失效分析的步骤要遵循先无损，后有损的方法来一步步验证。比如先进行外观检查，再进行相关仪器的内部探查，然后再进行电气测试，最后才可以进行破坏性拆解分析。这样可以避免破坏性的拆解破坏证据。拿到失效样品，首先从外观检查开始。 1. 外观检查：收到失效样品后，首先拍照，记录器件表面Marking信息，观察器件颜色外观等有何异常。 2.根据器件类型开始分析：

2.1贴片电阻，电流采样电阻 A: 外观检查，顶面覆盖保护层有针状圆形鼓起或黑色击穿孔->内部电阻层烧坏可能->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁可能->可能原因：过电压或过电流烧毁—>检查改电阻的稳态功率/电压或者瞬时功率/电压是否已超出spec要求。 Coating 鼓起并开裂黑色击穿点 ●可失效样品寄给供应商做开盖分析，查看供应商失效报告：如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑调整应用电路，降低电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。激光切割线去除coating保护层后，可以看到烧毁位置位于激光切割线旁边，该位置电应力最集中。 B: 外观检查，顶面底面均无异常->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁或者电极因硫化断开或阻抗增大->检查改电阻的稳态功率或者瞬时功率是否已超出spec要求，如有可能是过电压或过功率烧毁；应力分析在范围内，考虑硫化->失效样品寄给供应商分析。查看供应商失效报告： ●如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑降低应用电路中的电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。 ●如果测试发现保护层附近电极硫元素含量高且电极沿保护层边缘发生断裂情况，可确认是应用中硫化物污染导致银电极被硫化生成AgS而断开需确认应用环境是否硫含量比较高。如果有必要，更换为抗硫化电阻。

液态铝电解电容器的失效机理及可靠性研究

液态铝电解电容器的失效机理及可靠性研究摘要：简述了液态铝电解电容器的结构与制造工艺流程，归总了其失效模式。从制程和应用两个方面﹐探讨了液态铝电解电容器的失效机理及导致原因。使用环境温度及纹波电流是影响液态铝电解电容器寿命的主要因素，文中阐述了温度及纹波电流影响寿命的机制。应用Arrhenius方程的形式描述了液态铝电解电容器的寿命估算方法。关键词：液态铝电解电容器；失效模式分析；寿命铝电解电容器是被广泛应用的分立元件之一，目前全球每年产量近1000亿只，并以15%年增长率持续发展，在电源滤波，信号耦合/去耦，杂波旁路及谐振选频等电子线路中发挥着重要功效。相对其他种类的电容器而言，铝电解电容器的寿命较短，可靠度较低，因而探讨其失效机理以指导其可靠性的改进是必要的。本文中，作者从制造和应用两个方面阐述了导致铝电解电容器诸类失效的机理与原因。如果能够准确地计算出电子元件在整机中的使用寿命，则对整机的可靠性设计是极为有利的；本文也述明了环境温度及纹波电流对铝电解电容器的影响机制，并给出了估算寿命的Arrhenius方程。 1.液态铝电解电容器的结构与制造工序简介铝电解电容器的构成材料有：阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸、电解液、导针、铝壳、胶盖及胶管；其结构如图1及图2所示。适当宽度的铝箔和电解纸，以阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸的顺序由里及外依次层叠，卷绕而成圆柱状，称之为铝电解电容器的芯子。可以形象地将芯子比作铝电解电容器的心脏，一旦其经由含浸工序注入血液——电解液，就可以表征出电解电容器的基本功能。经由将含浸过的芯子密封于铝壳和胶盖的腔体中的组装工序得到的半成品称为裸品，其目的在于防止电解液的挥发，潮解及污染，以保证铝电解电容器长期发挥其效用。裸品经由老化工序以达到稳定产品特性之目的。 2.液态铝电解电容器的失效机理探讨 2.1液态铝电解电容器的失效模式[ 液态铝电解电容器主要有以下几种失效模式﹕短路、断路、电容量衰减、损耗因子增大、漏电流增大、电解液泄漏、铝壳防爆纹开裂。对电容器的应用者而言﹐断路和短路属于“灾难性的失效”，或曰“致命的失效”，由于其完全丧失了电容器的功能。正常来说，应用者遭遇短路和断路失效现象的机会较为稀少，这是由于铝电解电容器制造流程中的老化环节可以筛除这类“致命不良”。其他几类失效模式属于“劣化失效”，或曰“耗尽失效”，是由铝电解电容器的组成材料的物理特性决定的，随着其使用或存放时间的增长而必然要表现出来的，与此不同的是，“灾难性的失效”从理论而言是可以避免的，其出现并非必然的、也无明确的规律性。 2.2液态铝电解电容器的失效机理导致铝电解电容器诸种失效模式的原因主要集中于制造和应用两个方面，表1汇总了液态铝电解电容器的典型失效机理及导致原因。 3.液态铝电解电容器的寿命与可靠性如同其他任何在使用过程中无专门维护的电子元器件一样，铝电解电容器的失效率（l）随时间的变化趋势亦为典型的“浴盆”曲线（如图4所示）。诸如环境温度，湿度，机械振动，纹波电流（RC）等因素都会对液态铝电解电容器的寿命产生影响，但其中以环境温度，纹波电流及直流电压的影响最为显著。 3.1环境温度因素固态电容在等效串联阻抗表现上相比液态电容有更优异的表现。据测试显示，固态电容

补偿电容器故障原因分析

补偿电容器故障原因分析 Revised by Petrel at 2021

补偿电容器故障原因分析摘要：电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。对造成电容器损坏进行了分析，不论从设计、安装、运行管理、产品质量等各个方面都存在一定问题，应引起重视。关键词：补偿电容器；故障；分析宜宾电业局从1997年开始在电网中投入补偿电容器，现在已有城中、竹海、叙南、吊黄楼、九都、方水、龙头等7个变电站共12组补偿电容器在网运行。几年来的运行情况其损坏是比较严重的，电容器损坏率在15%～20%，严重地影响电网的安全运行和造成较大的经济损失。电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。究其原因，造成电容器损坏的原因大致有以下几个方面。 1?谐波的影响宜宾电网的谐波问题是比较突出的，1990年电科院曾将宜宾电网列为全国的谐波监测点之一。一般认为三次谐波在变压器二次侧的三角形接线中流通，不会进入电容器组，因此，主要是抑制五次谐波及以上的谐波分量，由此而选用6%电容器组容抗量的串联电抗器。但实际运行中发现，变压器的三角形结线不能完全消除三次谐波，不能阻止三次谐波穿越变压器，主要是因为变压器电源侧三相谐波分量不平衡，其次是变压器二次侧除电容器外还带有谐波发生源的电力负荷，按前述所配置的6%串联电抗器对于三次谐波仍然呈容性，三次谐波进入电容器后将被放大，这对电容器组定有较大的影响。为此，为抑制三次谐波的一个办法，根据计算装设感抗为13%电容器容抗值的串联电抗器，加大串联电抗器的感抗，以阻止三次谐波进入电容器，但这将使电容器的端电压增高15%，这是正常运行所不允许的。由此必须更换更高耐受电压的电容器，这将增加较大投资。另一办法是装设三次谐波滤波器，它既可以减少谐波对电容器的影响又可以避免三次谐波侵入电网，同时使电网的电压质量得到改善。但是如果谐波来自变压器的电源侧电网，则三次谐波将穿越变压器，通过滤波器后使谐波放大，这对电网电压质量及对变压器运行带来不利影响。电容器允许的1.3(1.35)倍的额定电流下连续运行，如果电容器装有6%串联电抗器来限制了五次及以上的谐波分量，那电容器中只通过基波及三次谐波，电容器中电流的有效

电容失效模式和机理

电容的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；

贴片电容失效分析

由于贴片电容的材质是高密度、硬质、易碎和研磨的MLCC，所以在使用过程中，需要十分谨慎。经有关工程师分析，以下几种情况容易造成贴片电容的断裂及失效： 1、贴片电容在贴装过程中,若贴片机吸嘴头压力过大发生弯曲,容易产生变形导致裂纹产生; 2、如该颗料的位置在边缘部份或靠近边源部份,在分板时会受到分板的牵引力而导致电容产生裂纹最终而失效.建议在设计时尽可能将贴片电容与分割线平行排放.当我们处理线路板时,建议采用简单的分割器械处理,如我们在生产过程中,因生产条件的限制或习惯用手工分板时,建议其分割槽的深度控制在线路板本身厚度的1/3~1/2之间,当超过1/2时,强烈建议采用分割器械处理,否则,手工分板将会大大增加线路板的挠曲,从而会对相关器件产生较大的应力,损害其可靠性. 3、焊盘布局上与金属框架焊接端部焊接过量的焊锡在焊接时受到热膨胀作用力,使其产生推力将电容举起,容易产生裂纹. 4、在焊接过程中的热冲击以及焊接完后的基板变形容易导致裂纹产生:电容在进行波峰焊过程中,预热温度,时间不足或者焊接温度过高容易导致裂纹产生, 5、在手工补焊过程中.烙铁头直接与电容器陶瓷体直接接触,容量导致裂纹产生。焊接完成后的基板变型(如分板,安装等)也容易导致裂纹产生。多层陶瓷电容(MLCC)应用注意事项一、储存为了保持MLCC的性能,防止对MLCC的不良影响储存时注意以下事项： 1.室内温度5~40℃，温度20%~70%RH； 2.无损害气体：含硫酸、氨、氢硫化合物或氢氯化合物的气体； 3.如果MLCC不使用，请不要拆开包装。如果包装已经打开，请尽可能地重新封上。缩带装产品请避免太阳光直射，因为太阳光直射会使MLCC老化并造成其性能的下降。请尽量在6个月内使用，使用之前请注意检查其可焊性。二、物工操作 MLCC是高密度、硬质、易碎和研磨的材质，使用过程中，它易被机械损伤，比如开裂和碎裂（内部开裂需要超声设备检测）。MLCC在手持过程中，请注意避免污染和损伤。手工操作时，建议使用真空挑拣或使用塑料镊子挑拣。三、预热焊接过程中，为了减小对器件的热冲击，精确控制的预热是很有必要的，温度的上升率请不要超过4℃/秒，设预热好的温度与焊接最高温度的温度差为△T，则对于0603、0805、1206等尺寸的MLCC，最好△T≤100℃，对于1210、1808、1812、2220、2225等大尺寸的MLCC，最好△T≤50℃。四、焊接手焊时，请使用功率不超过30W且温度可调控的烙铁，烙铁头尖的直径不要超过1.2毫米。焊接过程中，请不要用烙铁头直接接触陶瓷体，烙铁的温度不要超过260℃。对于大尺寸的MLCC，比如1210、1808、1812、2220、2225等，不推荐使用波峰焊和手焊。五、冷却焊接后，慢慢冷却MLCC和基板至室温，推荐使用空气自然冷却，以减小焊接处的应力。当进行强制冷却时，温度下降率请不要超过4℃/秒。

钽电容器失效分析概述

钽电容器失效分析概述 1、前言要对电容器进行严谨的失效分析，有必要全面了解电容器的结构。电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型：钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等（见表1）。每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。如同三明治一样，简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间，通过导体施加偏置电压。电容器容量（C）由如下等式给出，其中e,A和t分别表示介电常数，表面积以及厚度。 C = e A/t (等式1) 表1 不同类型的电容器方式是增加等式1中的“A”表面积。不同类型电容器获得的方式是不同的。比如钽电容器，可通过使用多孔钽阳极来获得（高比表面积），通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块（MnO2 或是导电层），在小的容积中生成高容量（见图1）。一般固体钽电容器使用在100V以下，其中多数情况下是使用在50V以下。湿式钽电容器（阴极是液体）工作电压可以高一些，可以达到几百伏。图1 (a)钽电容器结构示意图 (b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极 (c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极

对于陶瓷和薄膜电容器来说，其电介质层和电极材料是分别交互堆积的，这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。几十到上百（陶瓷电容器中）甚至上千（薄膜电容器）电极层堆积起来，已获得需要的容量。图2 陶瓷电容器的典型结构因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异（见表1，图1和图2），所以引起电容器失效的原因也有所不同。因此，每一种条件都需有特定的失效分析方法。需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析，包括对电路和应用条件的分析。本文所论述的是片式钽电容器的失效分析概述。钽电容器的电失效模式可以分成三种类型：高漏电流/短路、高等效串联电阻以及开路/低容量，多数的失效集中在高漏电流/短路上。每一种失效模式都有其自身可能的原因，因此失效分析方法要由失效类型来确定，这在下面会讨论。在讨论破坏性分析之前，有必要在不进一步损坏破坏电容器的条件下尽可能多的获取有关钽电容器的物理和电性能的数据。接触到与电容器有关的背景信息和使用条件，例如电路板的贴装、贮存、使用参数、环境条件、无故障工作时间等等，要尽可能多的收集数据并进行分析，因为单一数据是不能确定出电容器失效的根本原因。图3所列的是片式钽电容器最常见的失效原因（分为使用过程和生产过程两部分），这将有助于对钽电容器进行失效分析。值得注意的是，由使用条件或是生产异常所引起的电容器失效是非常相似的。图3 引起钽电容器失效的常见原因（a）高漏电流/短路（b）高ESR 2、非破坏性分析由于对失效定义的解释是变化的，因此失效分析人员了解电容器失效的类型就变得很重要。在所有的情况中，电容器的验货检验是可以和其产品规范相比较的。此外，无损检验技术的结果

专业功放用铝质电解电容器失效原因分析(铝壳鼓底)

专业功放用盖板式铝质电解电容器失效原因分析通过近十多年的客户返修机退回的电解电容器失效种类总结如下： A：不良品外观 1．防爆阀打开 2．铝壳防爆阀严重鼓起 3．盖板端子鼓裂漏液 4．电解液干涸铝壳防爆阀严重鼓起 5．电容器纸芯内圈电解纸因高温变色 6．纸芯边缘击穿短路 B：不良比例(多年累加统计) 对各类占有率统计划分铝壳鼓底占不良品的97.4%，纸芯边缘击穿短路占0.8%,电容器纸芯内圈电解纸因高温烧发黑占0.4%,电解液干涸铝壳防爆阀严重鼓起占0.9%,盖板端子鼓裂漏液0.3%,防爆阀打开0.2% C：原因分析：（重点分析占不良比例大的原因，下次分析占比例小的不良原因）铝壳鼓底占客诉数量最大，并且都是上机工作二到四年后返修机中发现电解电容器鼓底，对不良品进行电性参数测，总结其容量损耗角漏电都没有超出标准范围，估计拆下时多为返修机中其它元件损坏，修理工发现电解电容鼓底认为拆下换新比较好，所以电解电容器鼓底可正常使用，我们对鼓底不良进行重新含浸换铝壳封口，按产品标识温度做高温负荷寿命试验，（纹波电流按产品目录标准加入）经多次验证其寿命可达2000小时以上，正常产品做高温负荷寿命试验必须大于4000小时以上，因此分析认为其正负铝箔未严重劣化，只是电解液因长期高温参数开始慢慢变劣，其鼓底的主要原因是电解电容器使用环境有问题，例如环境电压不稳，机内温度散热不良，桥式整不良等，另外有部分功放机对电解电容选取时没有按电路设计要求选对型号，导致电解电容器不符合电路要求，例如：高频低阻，低漏电，耐纹波，低电感，耐高温等，没有选取正确对应电路特性电解电容器，对于电源是H类和电解电容器要串并联使用更要合理选取，如果说选取不当将导致很多问题，现在大多数功放为了节约成本对电源变压器功率选取偏低，导致电解电容器充放电幅度加大，这样选取时要更加注意选择适合电路特性的电解电容。例如：串联使用时要求电解电容器电性参数一致性要好，特别是漏电和阻抗感抗，对于H类和多级供电要求电解电容器必须是低阻低电感并且要选择105℃产品等，其实电子元件中电阻半导体IC及其它类电容等只有电解电容寿命最短，因为一台机器使用寿命是由最短的元件决定，所以电解电容器在成本选择时要重点考虑到寿命，要选择VF电压达到标准的电解电容，这样整机寿命和质量才能得到保障。下列是各种规格105℃标准品必须要达到的VF电压（测正极箔片），否则是偷电压的产品。 550WV用TV值耐压测试仪测量电压≧760V 500WV用TV值耐压测试仪测量电压≧690V 450WV用TV值耐压测试仪测量电压≧600V 400WV用TV值耐压测试仪测量电压≧560V 250WV用TV值耐压测试仪测量电压≧335V 200WV用TV值耐压测试仪测量电压≧290V 160WV用TV值耐压测试仪测量电压≧230V 100WV用TV值耐压测试仪测量电压≧142V 80WV用TV值耐压测试仪测量电压≧115V 63WV用TV值耐压测试仪测量电压≧85V 50WV用TV值耐压测试仪测量电压≧76V

MLCC的质量控制与失效分析

MLCC的质量控制与失效分析无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高，但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1：10-20。从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。无源元件的类型很多，多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要，也是用量最大的产品之一。MLCC的典型结构中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。根据MLCC的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。 MLCC 的常见失效模式多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素内在因素主要有以下几种 1.陶瓷介质内空洞(Voids) 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。 2.烧结裂纹(firing crack) 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。 3.分层(delamination) 多层陶瓷电容器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部因素主要为： 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 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. 2.机械应力裂纹(flex crack) 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最多的一种类型缺陷。

补偿电容器故障原因分析

补偿电容器故障原因分析摘要：电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。对造成电容器损坏进行了分析，不论从设计、安装、运行管理、产品质量等各个方面都存在一定问题，应引起重视。关键词：补偿电容器；故障；分析 ????宜宾电业局从1997年开始在电网中投入补偿电容器，现在已有城中、竹海、叙南、吊黄楼、九都、方水、龙头等7个变电站共12组补偿电容器在网运行。几年来的运行情况其损坏是比较严重的，电容器损坏率在15%～20%，严重地影响电网的安全运行和造成较大的经济损失。电容器被损坏的情况主要是电容器内部故障、熔丝动作和渗漏，其次是油箱鼓肚，绝缘不良。究其原因，造成电容器损坏的原因大致有以下几个方面。 1?谐波的影响 ???宜宾电网的谐波问题是比较突出的，1990年电科院曾将宜宾电网列为全国的谐波监测点之一。一般认为三次谐波在变压器二次侧的三角形接线中流通，不会进入电容器组，因此，主要是抑制五次谐波及以上的谐波分量，由此而选用6%电容器组容抗量的串联电抗器。但实际运行中发现，变压器的三角形结线不能完全消除三次谐波，不能阻止三次谐波穿越变压器，主要是因为变压器电源侧三相谐波分量不平衡，其次是变压器二次侧除电容器外还带有谐波发生源的电力负荷，按前述所配置的6%串联电抗器对于三次谐波仍然呈容性，三次谐波进入电容器后将被放大，这对电容器组定有较大的影响。为此，为抑制三次谐波的一个办法，根据计算装设感抗为13%电容器容抗值的串联电抗器，加大串联电抗器的感抗，以阻止三次谐波进入电容器，但这将使电容器的端电压增高15%，这是正常运行所不允许的。由此

电容的几种失效模式

电容器几种失效模式电容器的常见失效模式有：击穿、开路、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下班升等）、漏液、引线腐蚀或断裂、绝缘子破裂或表面飞弧等。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。 1、常见的七种失效模式 (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。 (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液体工作台电解质干涸或冻结； ⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。 (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。 (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一升； ②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳； ③绝缘了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。 (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；