试验流程对MLCC质量可靠性的影响分析

张发秀

摘要：MLCC是指多层片式陶瓷电容器，是一种基础元器件，应用范围比较广，例如军用、民用电子设备中。电子技术快速发展，对MLCC产生了重要影响，朝着小型化、大容量化的方向发展。本文采用实验的方式，研究试验流程对MLCC质量可靠性的影响，有一个全面、深入的了解，对于实际工作开展具有重要意义。

关键词：试验流程;MLCC;可靠性;影响分析

MLCC在电子电路中发挥着有效作用，一旦失效，将会对整机造成严重影响。为了避免MLCC在使用中出现失效的情况，不仅要提升电容器设计水平，还要加强对质量的控制，进行严格的筛选，对质量有效控制，保证符合规定要求。对MLCC试验流程进行分析，了解对MLCC质量可靠性的影响，便于更好进行控制。

一、实验

（一）方案

为了了解试验流程对产品失效的影响，本文以特定多层片式陶瓷电容器样品为研究对象，对电压进行设定，将合格样品分为三组，每组1000只，根据方案的要求来进行试验，将不同方案的样品失效率统计下来，并开展DPA分析。其中半成品电性能检测路线是：耐电压-受潮筛选-绝缘电阻-容量、损耗角正切;成品电性能检测路线为：耐电压-绝缘电阻-容量、损耗角正切。

（二）试验条件及要求

受潮筛选。对温度、湿度进行有效控制，分别在40℃和95%的条件下保持48h。

温度冲击测试。在进行测试的时候，要使用CTS03H高低温冲击试验箱，控制好负极限温度和正极限温度，负极限温度和正极限温度循环5次，保温0.5h，转化时间要少于一分钟。在试验过程中要注意保护好样品，保证没有损伤。

高温负荷筛选。试验采用DB-212CBF高温负荷筛选箱来进行，要参考规定标准，根据要求进行筛选，施加电压最多在1s内达到最大值[1]。

超声波无损检测。检测采用D9000超声波无损检测仪来进行，选择合适的探头，如果发现扫描图像中有白点，就说明有空气类缺陷，根据生产厂家的要求来做出判断。

（三）测量方法

耐电压测试。测试选用YD2672耐压测试仪，将数据信息记录下来，持续时间为6s左右。绝缘电阻测试，采用TH2681绝缘电阻测试仪，将所测电压记录下来，时间为1min之内。受潮筛选后的样品要在8h内完成半成品绝缘电阻测试。容量测试，采用HP4278A电容表测试，控制好测试频率和电压，电容量偏差在±10%以内。损耗角正切测试，采用HP4278A电容表测试，控制好测试频率和电压。

二、探讨

在上述条件下进行测试，统计出三种试验流程下样品的失效率情况，方案1样品失效率为1%，方案2样品失效率为3%，方案3样品失效率为3%。其中方案2和3半成品电性能检测及方案2中成品电性能检测中的不合格品都是耐电压失效。

对不合格品进行DPA分析，有更加全面的认识[2]。

方案1：在温度冲击之前，样品没有不合格情况，在经过温度冲击之后，高温负荷筛选时有一只样品被击穿，通过观察DPA图片，可以看见内电极熔融，表明样品内部发生了热击穿，失效的原因是在温度冲击和高温负荷筛选综合应用作用下，瓷体介质内部缺陷部位出现的裂纹会持续扩大，时间一长就形成了漏电通道，绝缘电阻会慢慢下降，热量不断增加，在这种情况下，样品会被击穿失效。

方案2：先对样品进行温度冲击，再进行半成品耐电压测试、超声波无损检测及成品耐电压测试时发现了不合格品，对耐电压不合格品进行DPA分析，观察发现，裂纹在端电极处，原因是样品进行温度冲击时，温度会出现转换，内部受热无法保持均匀，就会形成温度梯度，使得不同部位热膨胀程度不同，特别是端电极和瓷体交界处，因为端电极和瓷体热膨胀系数是不一样的，所以在受到温度冲击时，此处的压力会更大，导致出现微裂纹等问题。原因是在生产过程中内电极处形成小孔洞，受到温度冲击、耐电压等应力作用下，裂纹会不断扩展，运用超声波无损检测就可以发现[3]。

方案3：先对样品进行温度冲击，再进行半成品耐电压测试、高温负荷筛选等，出现了不合格品，通过分析发现，耐电压不合格品击穿位置和方案2耐电压不合格品非常相似，原因是温度冲击引入的热应力使电容器出现了裂纹导致的。对高温负荷筛选不合格品进行DPA分析，形貌和方案1筛选不合格品相似，失效原因是一样的。对超声波无损检测不合格样品进行DPA分析，样品介质层会有微裂纹，是受到温度冲击、耐电压等应力作用的影响，生产中存在的介质缺陷会不断扩大，方向是沿着介质层，采用超声波无损检测就可以发现。

对三种试验流程方案下样品的DPA分析，MLCC中微缺陷扩展致其失效的主要原因是受到外力作用影响。在温度冲击下，有微分层、微裂纹的元件缺陷会不断扩大，但并不会立即表现出失效，部分经过后期的应力作用才会表现出来。因此在开展试验时，要将温度冲击试验放在流程中的合适位置上，可以强化温度冲击的效果[4]。

對三种方案进行比较，方案1温度冲击在半成品电性能检测的后面，方案2和3温度冲击在半成品电性能检测的前面，方案2和3的失效率要高于方案1，而且三种方案不合格品都是在温度冲击之后，表明要将温度冲击放在试验流程的第一位。方案2和3的最大区别是超声波无损检测位置不一样，方案2在高温负荷筛选之前，方案3在高温负荷筛选之后，方案2和3的失效率差别不大，其中方案2在高温负荷筛选后成品电性能检测时会发现一只样品耐压击穿，方案3在高温负荷筛选后超声波无损检测时发现不合格品。通过分析发现，方案3的试验流程对于保证MLCC质量是很有效的[5]。

三、结语

综上所述，上文对试验流程对MLCC质量可靠性的影响进行了探讨，发现当试验流程中项目顺序不同时，MLCC失效率会发生变化，说明不同流程对MLCC质量可靠性影响比较大。实验发现最佳流程为温度冲击-半成品电性能检测-高温负荷筛选-成品电性能检测-超声波无损检测，对于提升MLCC质量意义重大。

参考文献：

[1]卫冬娟，秦英德，张玲，等. 试验流程对MLCC质量可靠性的影响[J]. 电子元件与材料，2019，38（2）：98-102.

[2]张伟，闫迎军. MLCC的装焊质量控制探讨[J]. 电子工艺技术，2017，38（5）：280-283.

[3]何朗娟. 电子产品中MLCC的质量失效分析[J]. 科学与信息化，2019（23）：83.