贴片电容耐压不良的原因有哪些?

贴片电容引起耐压不良的原因有哪些?

1. 电性筛选条件不合理引起耐压不良
耐电压是贴片电容四大电性之一,出厂前100%进行筛选。实际上,贴片电容厂家并不是按照规格书上所规定的测试条件进行测试的。大家可以留意到贴片电容规格书上建议的耐压测试时间是1~5s。目前,用于筛选四大电性的自动筛选机最多有8轨。按此计算,一台筛选机最快每秒能测试8颗贴片电容,这个速度是贴片电容厂家无法接受的。所以,它们的测试时间通常是ms级的。其实,贴片电容耐压测试可以理解为:在击穿电压以下,利用初始电晕电压剔除瑕疵品,所以它的测试电压比规格书规定的耐压略高才是合理设置,而测试时间可能会短些。在贴片电容厂家耐压测试工序里耐压通常简称“FL”,其实大概是“flashover”的缩写。“flashover”就是电晕跳火现象。针对同一个批次的贴片电容来说,它的耐压是由陶瓷粉末配方、烧结工艺以及设计的陶瓷介质厚度决定的,是不应该依靠筛选的,筛选的功能是剔除极少瑕疵品。如果贴片电容厂家的“FL”测试条件设计不合理,就有可能无法剔除掉极少数瑕疵品,造成不良品流入客户,这些“瑕疵缺陷”通常就是烧结过程中形成的微裂或孔隙。最糟糕的情况是:在贴片电容厂家电性筛选完成后,贴片电容内部的残留应力慢慢释放出来并产生裂纹。这一点跟前面介绍的贴片电容漏电不良情况一样。

2. 贴片电容接近设计极限的可靠性被降低
我们常说贴片电容就像IC一样遵循摩尔定律,正在向小型化方向发展,或者在尺寸和电压一定的条件下,向高容量方向发展,这是工艺的进步所致,这并没有错。但是,某些正在挑战设计极限的新规格,其可靠性是要打折扣的。接近设计极限的规格,贴片电容厂家通常会对部分测试条件放低要求,出现所谓的“降额”或“降规”不是没有原因的。如果不是必须,建议尽量不要选用靠近设计极限的规格,如果实在为了前沿的领先产品必须用到设计极限规格,也请做充分的可靠性评估分析。我们查询到0603(1608)XSR 6.3V最大容量目前可以做到47uF,见表1。
表1 贴片电容各尺寸规格的容值和电压设计范围
另外,接近设计极限的产品在制程中也是挑战工艺难度大,产品容易出现内部缺陷,特别是出现那些不容易剔除的缺陷更是个潜在风险.因此建议:假设某规格接近设计极限的容量为C,我们需要选择不超过0.8C以下规格举例说明如下:例如0603(1608)-X5R、6.3V 这个条件我们应选择 22uF(226)以下容值规格 大于 22uF 的需求向大一级尺寸去选用比如0805 。

3. 贴片电容耐压不良判定方法
当怀疑贴片电容内部结构存在缺陷造成耐压不足时仅仅通过耐压测试可能发现不了问题.修正后的内容如下:可能需要进行两个破坏性测试和一个加速寿命测试来评估其可靠性.破坏性测试包括击穿电压测试和剖面分析(DPA).击穿电压测试是为了初步评估额定电压规格的正确性。例如,有两个额定电压不同的贴片电容,其余规格参数均相同它们有一个是25V、耐压是40V和一个参数 是16V、耐压是62.5V。击穿电压为额定电压的8倍分别是128V和200V。我们发现16V规格的耐压标准是40V如果用25V规格的耐压标准(62.5V)去测试也没有问题因为测试没有超过它的击穿电压标准128V总之用25V的耐压条件去测16V也是符合标准的因此采用击穿电压测试可以分辨差异另一个破坏性测试是剖面分析(DPA)它用于查看贴片电容内部结构是否存在缺陷加速寿命测试的话,要把东西放到高温高压的环境里面,这样就会让产品更早的失效。然后可以通过剖面分析找出来问题的原因。虽然贴片电容看起来形状和大小还有容值都不一样,但其实它们的制造材料和工艺都差不太多,所以可以把它们当成是结构上相似的东西。虽然这个测试听起来复杂,但只要做了并且考虑了不良率,如果耐压测试的结果都符合标准的话,那就可以相信测试结果了。接下来就应该从使用方面去找为什么耐压不良了。虽然在一些厂家里面,击穿电压测试和加速寿命测试已经成了例行测试,但并没有成为行业标准,所以在IEC标准里面没有这两项。贴片电容的用户可以在规格承认的时候提出要求,或者在有问题的时候,把它们当成一种分析方法提出来。