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PCB設計忽略這一點？小心電容集體“罷工”！

發(fā)布時間： 2025-04-02 00:00

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某產(chǎn)品在經(jīng)過老化測試后，發(fā)現(xiàn)待機工作電流異常增大。經(jīng)詳細分析，確定問題源于C6電容（C6電容指電路板上特定位置或功能的電容器）出現(xiàn)異常。為了全面而深入地探究C6電容失效的根本原因，我們采用了一系列專業(yè)且系統(tǒng)的檢測手段來開展失效分析工作。

1.外觀檢查&X-ray透視

失效電容電容表面未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋、破損等異常現(xiàn)象，排除電容受到外力撞擊等因素導致的失效。使用X-ray對失效電容進行透視檢察，未發(fā)現(xiàn)明顯結構異常。

2.電參數(shù)測試

失效電容阻值均小于2kΩ，遠小于未使用電容阻值，說明失效電容存在明顯漏電現(xiàn)象，測試結果表1所示。

3.Thermal EMMI熱點定位

發(fā)現(xiàn)失效電容內(nèi)部均存在明顯的異常亮點，亮點主要集中在靠近電容端電極一側。

4.切片分析

（1）NG1電容在熱點定位顯現(xiàn)異常亮點的位置有明顯裂紋。進一步研磨至內(nèi)電極顯露，發(fā)現(xiàn)裂紋穿過內(nèi)電極交叉區(qū)域，導致內(nèi)電極上下層之間出現(xiàn)短路或低阻通道。對比不同位置切片形貌，隨著逐步研磨至電容內(nèi)部，裂紋逐漸變小，說明裂紋擴展起源點應靠近電容外部。此外，微觀形貌觀察裂紋較細，且未見熔融燒毀現(xiàn)象，推測應屬于機械應力裂紋。

（2）NG2、NG3均在電容底部一側發(fā)現(xiàn)有裂紋，并延伸至內(nèi)電極區(qū)域?qū)е码娙輰娱g漏電短路，位置與熱點定位出現(xiàn)異常亮點對應。裂紋起源于底面端電極，其角度與底面角度接近45°，屬于典型的機械應力裂紋形貌。

5.物料驗證

按照規(guī)格書進行三點彎曲試驗，對實驗后電容外觀與電性進行確認，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。對#1、#2電容進行切片分析，均未發(fā)現(xiàn)有明顯裂紋、介質(zhì)層空洞等缺陷。因此，該物料可滿足其規(guī)格書要求。

6.模擬實驗

為確認失效電容內(nèi)部裂紋是否屬于機械應力裂紋，對#3、#4電容繼續(xù)進行三點彎曲模擬試驗，試驗后對電容進行切片分析。

切片結果顯示：基板彎曲量為4mm時，#3、#4電容內(nèi)部均出現(xiàn)明顯的裂紋，其位置起源于端電極位置并與焊接面呈45°，與失效電容內(nèi)部裂紋形貌特征基本一致。因此推斷失效電容受到了較大的外部應力，進而在內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。

7.分析與總結

分析：電容內(nèi)部出現(xiàn)機械應力裂紋的原因為：由于電容瓷體是由硬而脆的陶瓷材料制成，這種材料對單板變形產(chǎn)生的應力比較敏感。當電容受到額外的應力作用時，裂紋會在應力集中點產(chǎn)生，如圖15所示，如果器件受到向上的應力，底部焊端和焊料的交接處為應力集中點，這個位置就成為薄弱環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生與焊端呈45°或“Y”字型的裂紋，反之亦然。