試驗流程對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，是一種基礎元器件，應用范圍比較廣，例如軍用、民用電子設備中。電子技術(shù)快速發(fā)展，對MLCC產(chǎn)生了重要影響，朝著小型化、大容量化的方向發(fā)展。本文采用實驗的方式，研究試驗流程對MLCC質(zhì)量可靠性的影響，有一個全面、深入的了解，對于實際工作開展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：試驗流程;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，將會對整機造成嚴重影響。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計水平，還要加強對質(zhì)量的控制，進行嚴格的篩選，對質(zhì)量有效控制，保證符合規(guī)定要求。對MLCC試驗流程進行分析，了解對MLCC質(zhì)量可靠性的影響，便于更好進行控制。

一、實驗

（一）方案

為了了解試驗流程對產(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象，對電壓進行設定，將合格樣品分為三組，每組1000只，根據(jù)方案的要求來進行試驗，將不同方案的樣品失效率統(tǒng)計下來，并開展DPA分析。其中半成品電性能檢測路線是：耐電壓-受潮篩選-絕緣電阻-容量、損耗角正切;成品電性能檢測路線為：耐電壓-絕緣電阻-容量、損耗角正切。

（二）試驗條件及要求

受潮篩選。對溫度、濕度進行有效控制，分別在40℃和95%的條件下保持48h。

溫度沖擊測試。在進行測試的時候，要使用CTS03H高低溫沖擊試驗箱，控制好負極限溫度和正極限溫度，負極限溫度和正極限溫度循環(huán)5次，保溫0.5h，轉(zhuǎn)化時間要少于一分鐘。在試驗過程中要注意保護好樣品，保證沒有損傷。

高溫負荷篩選。試驗采用DB-212CBF高溫負荷篩選箱來進行，要參考規(guī)定標準，根據(jù)要求進行篩選，施加電壓最多在1s內(nèi)達到最大值[1]。

超聲波無損檢測。檢測采用D9000超聲波無損檢測儀來進行，選擇合適的探頭，如果發(fā)現(xiàn)掃描圖像中有白點，就說明有空氣類缺陷，根據(jù)生產(chǎn)廠家的要求來做出判斷。

（三）測量方法

耐電壓測試。測試選用YD2672耐壓測試儀，將數(shù)據(jù)信息記錄下來，持續(xù)時間為6s左右。絕緣電阻測試，采用TH2681絕緣電阻測試儀，將所測電壓記錄下來，時間為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試。容量測試，采用HP4278A電容表測試，控制好測試頻率和電壓，電容量偏差在±10%以內(nèi)。損耗角正切測試，采用HP4278A電容表測試，控制好測試頻率和電壓。

二、探討

在上述條件下進行測試，統(tǒng)計出三種試驗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半成品電性能檢測及方案2中成品電性能檢測中的不合格品都是耐電壓失效。

對不合格品進行DPA分析，有更加全面的認識[2]。

方案1：在溫度沖擊之前，樣品沒有不合格情況，在經(jīng)過溫度沖擊之后，高溫負荷篩選時有一只樣品被擊穿，通過觀察DPA圖片，可以看見內(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荷篩選綜合應用作用下，瓷體介質(zhì)內(nèi)部缺陷部位出現(xiàn)的裂紋會持續(xù)擴大，時間一長就形成了漏電通道，絕緣電阻會慢慢下降，熱量不斷增加，在這種情況下，樣品會被擊穿失效。

方案2：先對樣品進行溫度沖擊，再進行半成品耐電壓測試、超聲波無損檢測及成品耐電壓測試時發(fā)現(xiàn)了不合格品，對耐電壓不合格品進行DPA分析，觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋在端電極處，原因是樣品進行溫度沖擊時，溫度會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換，內(nèi)部受熱無法保持均勻，就會形成溫度梯度，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，因為端電極和瓷體熱膨脹系數(shù)是不一樣的，所以在受到溫度沖擊時，此處的壓力會更大，導致出現(xiàn)微裂紋等問題。原因是在生產(chǎn)過程中內(nèi)電極處形成小孔洞，受到溫度沖擊、耐電壓等應力作用下，裂紋會不斷擴展，運用超聲波無損檢測就可以發(fā)現(xiàn)[3]。

方案3：先對樣品進行溫度沖擊，再進行半成品耐電壓測試、高溫負荷篩選等，出現(xiàn)了不合格品，通過分析發(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力使電容器出現(xiàn)了裂紋導致的。對高溫負荷篩選不合格品進行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。對超聲波無損檢測不合格樣品進行DPA分析，樣品介質(zhì)層會有微裂紋，是受到溫度沖擊、耐電壓等應力作用的影響，生產(chǎn)中存在的介質(zhì)缺陷會不斷擴大，方向是沿著介質(zhì)層，采用超聲波無損檢測就可以發(fā)現(xiàn)。

對三種試驗流程方案下樣品的DPA分析，MLCC中微缺陷擴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不斷擴大，但并不會立即表現(xiàn)出失效，部分經(jīng)過后期的應力作用才會表現(xiàn)出來。因此在開展試驗時，要將溫度沖擊試驗放在流程中的合適位置上，可以強化溫度沖擊的效果[4]。

對三種方案進行比較，方案1溫度沖擊在半成品電性能檢測的后面，方案2和3溫度沖擊在半成品電性能檢測的前面，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流程的第一位。方案2和3的最大區(qū)別是超聲波無損檢測位置不一樣，方案2在高溫負荷篩選之前，方案3在高溫負荷篩選之后，方案2和3的失效率差別不大，其中方案2在高溫負荷篩選后成品電性能檢測時會發(fā)現(xiàn)一只樣品耐壓擊穿，方案3在高溫負荷篩選后超聲波無損檢測時發(fā)現(xiàn)不合格品。通過分析發(fā)現(xiàn)，方案3的試驗流程對于保證MLCC質(zhì)量是很有效的[5]。

三、結(jié)語

綜上所述，上文對試驗流程對MLCC質(zhì)量可靠性的影響進行了探討，發(fā)現(xiàn)當試驗流程中項目順序不同時，MLCC失效率會發(fā)生變化，說明不同流程對MLCC質(zhì)量可靠性影響比較大。實驗發(fā)現(xiàn)最佳流程為溫度沖擊-半成品電性能檢測-高溫負荷篩選-成品電性能檢測-超聲波無損檢測，對于提升MLCC質(zhì)量意義重大。

參考文獻：

[1]衛(wèi)冬娟，秦英德，張玲，等. 試驗流程對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]. 科學與信息化，2019（23）：83.