試驗(yàn)流程對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性的影響分析

張發(fā)秀

摘要：MLCC是指多層片式陶瓷電容器，是一種基礎(chǔ)元器件，應(yīng)用范圍比較廣，例如軍用、民用電子設(shè)備中。電子技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)MLCC產(chǎn)生了重要影響，朝著小型化、大容量化的方向發(fā)展。本文采用實(shí)驗(yàn)的方式，研究試驗(yàn)流程對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性的影響，有一個(gè)全面、深入的了解，對(duì)于實(shí)際工作開(kāi)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)流程;MLCC;可靠性;影響分析

MLCC在電子電路中發(fā)揮著有效作用，一旦失效，將會(huì)對(duì)整機(jī)造成嚴(yán)重影響。為了避免MLCC在使用中出現(xiàn)失效的情況，不僅要提升電容器設(shè)計(jì)水平，還要加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量的控制，進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，對(duì)質(zhì)量有效控制，保證符合規(guī)定要求。對(duì)MLCC試驗(yàn)流程進(jìn)行分析，了解對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性的影響，便于更好進(jìn)行控制。

一、實(shí)驗(yàn)

（一）方案

為了了解試驗(yàn)流程對(duì)產(chǎn)品失效的影響，本文以特定多層片式陶瓷電容器樣品為研究對(duì)象，對(duì)電壓進(jìn)行設(shè)定，將合格樣品分為三組，每組1000只，根據(jù)方案的要求來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，將不同方案的樣品失效率統(tǒng)計(jì)下來(lái)，并開(kāi)展DPA分析。其中半成品電性能檢測(cè)路線是：耐電壓-受潮篩選-絕緣電阻-容量、損耗角正切;成品電性能檢測(cè)路線為：耐電壓-絕緣電阻-容量、損耗角正切。

（二）試驗(yàn)條件及要求

受潮篩選。對(duì)溫度、濕度進(jìn)行有效控制，分別在40℃和95%的條件下保持48h。

溫度沖擊測(cè)試。在進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，要使用CTS03H高低溫沖擊試驗(yàn)箱，控制好負(fù)極限溫度和正極限溫度，負(fù)極限溫度和正極限溫度循環(huán)5次，保溫0.5h，轉(zhuǎn)化時(shí)間要少于一分鐘。在試驗(yàn)過(guò)程中要注意保護(hù)好樣品，保證沒(méi)有損傷。

高溫負(fù)荷篩選。試驗(yàn)采用DB-212CBF高溫負(fù)荷篩選箱來(lái)進(jìn)行，要參考規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)要求進(jìn)行篩選，施加電壓最多在1s內(nèi)達(dá)到最大值[1]。

超聲波無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)采用D9000超聲波無(wú)損檢測(cè)儀來(lái)進(jìn)行，選擇合適的探頭，如果發(fā)現(xiàn)掃描圖像中有白點(diǎn)，就說(shuō)明有空氣類缺陷，根據(jù)生產(chǎn)廠家的要求來(lái)做出判斷。

（三）測(cè)量方法

耐電壓測(cè)試。測(cè)試選用YD2672耐壓測(cè)試儀，將數(shù)據(jù)信息記錄下來(lái)，持續(xù)時(shí)間為6s左右。絕緣電阻測(cè)試，采用TH2681絕緣電阻測(cè)試儀，將所測(cè)電壓記錄下來(lái)，時(shí)間為1min之內(nèi)。受潮篩選后的樣品要在8h內(nèi)完成半成品絕緣電阻測(cè)試。容量測(cè)試，采用HP4278A電容表測(cè)試，控制好測(cè)試頻率和電壓，電容量偏差在±10%以內(nèi)。損耗角正切測(cè)試，采用HP4278A電容表測(cè)試，控制好測(cè)試頻率和電壓。

二、探討

在上述條件下進(jìn)行測(cè)試，統(tǒng)計(jì)出三種試驗(yàn)流程下樣品的失效率情況，方案1樣品失效率為1%，方案2樣品失效率為3%，方案3樣品失效率為3%。其中方案2和3半成品電性能檢測(cè)及方案2中成品電性能檢測(cè)中的不合格品都是耐電壓失效。

對(duì)不合格品進(jìn)行DPA分析，有更加全面的認(rèn)識(shí)[2]。

方案1：在溫度沖擊之前，樣品沒(méi)有不合格情況，在經(jīng)過(guò)溫度沖擊之后，高溫負(fù)荷篩選時(shí)有一只樣品被擊穿，通過(guò)觀察DPA圖片，可以看見(jiàn)內(nèi)電極熔融，表明樣品內(nèi)部發(fā)生了熱擊穿，失效的原因是在溫度沖擊和高溫負(fù)荷篩選綜合應(yīng)用作用下，瓷體介質(zhì)內(nèi)部缺陷部位出現(xiàn)的裂紋會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，時(shí)間一長(zhǎng)就形成了漏電通道，絕緣電阻會(huì)慢慢下降，熱量不斷增加，在這種情況下，樣品會(huì)被擊穿失效。

方案2：先對(duì)樣品進(jìn)行溫度沖擊，再進(jìn)行半成品耐電壓測(cè)試、超聲波無(wú)損檢測(cè)及成品耐電壓測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)了不合格品，對(duì)耐電壓不合格品進(jìn)行DPA分析，觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋在端電極處，原因是樣品進(jìn)行溫度沖擊時(shí)，溫度會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換，內(nèi)部受熱無(wú)法保持均勻，就會(huì)形成溫度梯度，使得不同部位熱膨脹程度不同，特別是端電極和瓷體交界處，因?yàn)槎穗姌O和瓷體熱膨脹系數(shù)是不一樣的，所以在受到溫度沖擊時(shí)，此處的壓力會(huì)更大，導(dǎo)致出現(xiàn)微裂紋等問(wèn)題。原因是在生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)電極處形成小孔洞，受到溫度沖擊、耐電壓等應(yīng)力作用下，裂紋會(huì)不斷擴(kuò)展，運(yùn)用超聲波無(wú)損檢測(cè)就可以發(fā)現(xiàn)[3]。

方案3：先對(duì)樣品進(jìn)行溫度沖擊，再進(jìn)行半成品耐電壓測(cè)試、高溫負(fù)荷篩選等，出現(xiàn)了不合格品，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，耐電壓不合格品擊穿位置和方案2耐電壓不合格品非常相似，原因是溫度沖擊引入的熱應(yīng)力使電容器出現(xiàn)了裂紋導(dǎo)致的。對(duì)高溫負(fù)荷篩選不合格品進(jìn)行DPA分析，形貌和方案1篩選不合格品相似，失效原因是一樣的。對(duì)超聲波無(wú)損檢測(cè)不合格樣品進(jìn)行DPA分析，樣品介質(zhì)層會(huì)有微裂紋，是受到溫度沖擊、耐電壓等應(yīng)力作用的影響，生產(chǎn)中存在的介質(zhì)缺陷會(huì)不斷擴(kuò)大，方向是沿著介質(zhì)層，采用超聲波無(wú)損檢測(cè)就可以發(fā)現(xiàn)。

對(duì)三種試驗(yàn)流程方案下樣品的DPA分析，MLCC中微缺陷擴(kuò)展致其失效的主要原因是受到外力作用影響。在溫度沖擊下，有微分層、微裂紋的元件缺陷會(huì)不斷擴(kuò)大，但并不會(huì)立即表現(xiàn)出失效，部分經(jīng)過(guò)后期的應(yīng)力作用才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。因此在開(kāi)展試驗(yàn)時(shí)，要將溫度沖擊試驗(yàn)放在流程中的合適位置上，可以強(qiáng)化溫度沖擊的效果[4]。

對(duì)三種方案進(jìn)行比較，方案1溫度沖擊在半成品電性能檢測(cè)的后面，方案2和3溫度沖擊在半成品電性能檢測(cè)的前面，方案2和3的失效率要高于方案1，而且三種方案不合格品都是在溫度沖擊之后，表明要將溫度沖擊放在試驗(yàn)流程的第一位。方案2和3的最大區(qū)別是超聲波無(wú)損檢測(cè)位置不一樣，方案2在高溫負(fù)荷篩選之前，方案3在高溫負(fù)荷篩選之后，方案2和3的失效率差別不大，其中方案2在高溫負(fù)荷篩選后成品電性能檢測(cè)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一只樣品耐壓擊穿，方案3在高溫負(fù)荷篩選后超聲波無(wú)損檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格品。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，方案3的試驗(yàn)流程對(duì)于保證MLCC質(zhì)量是很有效的[5]。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上文對(duì)試驗(yàn)流程對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性的影響進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)流程中項(xiàng)目順序不同時(shí)，MLCC失效率會(huì)發(fā)生變化，說(shuō)明不同流程對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性影響比較大。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最佳流程為溫度沖擊-半成品電性能檢測(cè)-高溫負(fù)荷篩選-成品電性能檢測(cè)-超聲波無(wú)損檢測(cè)，對(duì)于提升MLCC質(zhì)量意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1]衛(wèi)冬娟，秦英德，張玲，等. 試驗(yàn)流程對(duì)MLCC質(zhì)量可靠性的影響[J]. 電子元件與材料，2019，38（2）：98-102.

[2]張偉，閆迎軍. MLCC的裝焊質(zhì)量控制探討[J]. 電子工藝技術(shù)，2017，38（5）：280-283.

[3]何朗娟. 電子產(chǎn)品中MLCC的質(zhì)量失效分析[J]. 科學(xué)與信息化，2019（23）：83.