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陶瓷贴片电容器:结构、特性与失效分析

2025-07-08

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陶瓷贴片电容器:结构、特性与失效分析
1. 结构与基本特性
陶瓷贴片电容器(MLCC)主要由多层陶瓷介质与内部电极交替堆叠构成(少数为单层结构)。其外形通常为无引脚矩形,外层电极结构与片式电阻类似(如图1所示)。
不同型号使用不同的陶瓷电解质材料,这决定了其容量范围温度稳定性
重要工艺提示: 因端电极、金属电极、介质三者的热膨胀系数差异,焊接中必须严格控制升温速率,避免温度冲击。焊接参数(峰值温度、升/降温速率)需精确设计,否则易导致电容器开裂失效。

2. 失效原因分析
2.1 外力作用导致的失效(机械应力)
电容器本体脆性高且无引脚缓冲,对PCB承受的外力(弯曲、冲击、装配应力)极为敏感:

  • 失效机理:

    • 外力在瓷体与电极交界处(最弱点)产生机械应力,引发微裂纹;

    • 初期裂纹难检测,经温度冲击或湿气侵入后扩展,导致短路/开路;

  • 失效模式:

    • 本体断裂(可见破损,立即开路);

    • 内部电极断开(隐性损伤,后续开路);

    • 端电极脱落(结合力不良时发生)。

2.2 焊接操作不当导致的失效(热应力)
2.2.1 电烙铁手工焊接/返工不当

  • 失效机理:

    • 烙铁直接接触电极 → 局部热冲击 → 陶瓷介质微裂纹;

    • 单端加热 → 内部温差应力 → 裂纹扩展;

  • 失效表现: 微裂纹经使用后扩大,引发短路或漏电失效。
    原则: 优先采用SMT回流焊。手工焊接需严格控制温度/时间,避免局部过热。