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MLCC失效分析案例

时间:2026-02-20 16:19来源:Top Gun Lab Top Gun实验室 作者:ictest8_edit 点击:

 

引言:小身材大能量,MLCC的“脆弱”瞬间


多层陶瓷电容器(MLCC)作为现代电子设备中不可或缺的基础元件,以其小尺寸、大容量、高频特性等优势,广泛应用于各类电路中。然而,在实际应用中,MLCC的失效问题也时有发生,其中机械应力导致的失效是常见类型之一。

本文将结合一个具体的失效案例,对MLCC因外部撞击导致的短路失效进行深入分析,旨在为广大工程师和电子爱好者提供宝贵的经验借鉴和预防措施,共同提升电子产品的可靠性。

故障速报:MLCC突发短路,阻抗仅0.9Ω!


一台设备在运行过程中提报故障,经现场测量,发现故障源指向一个MLCC。进一步的单体实测确认,该MLCC已发生短路,其阻抗仅为0.9Ω,远低于正常工作范围。这表明该元件已完全丧失其电容特性,成为电路中的短路点。
失效MLCC型号:SAMSUNG/CL05A106MQ5NUNC

抽丝剥茧:失效分析揭示“元凶”


为了探究这颗MLCC的失效原因,我们进行了详细的失效分析,包括外部目检和内部金相目检。

1. 外部目检


对失效MLCC进行细致的外部目视检查,结果显示该元件本体中间区域的陶瓷护片存在明显缺损,内部电极已裸露在外。这种局部区域的物理损伤是外部机械应力作用的直接证据。外部目检图片(见表1)。

表1 外部目检图

 

2. 内部目检

为了更深入地了解内部结构损伤情况,我们对失效品进行了金相制样,并使用显微镜进行内部目检。

将失效品金相制样后进行内部目检,可见失效品护片缺损,护片缺损紧挨的电极未见明显损伤,内部电极有短路熔融形貌,四个焊端陶瓷护片可见裂纹但裂纹未裂至内部电极,失效品未见明显电极结瘤等其他缺陷。切片方向如下图:

 

表2 内部目检图



深度剖析:撞击如何“击溃”MLCC?

综合外部和内部目检结果,我们可以清晰地勾勒出本次MLCC失效的完整机理:
o 外部撞击:MLCC在设备组装、运输或使用过程中,遭受了外部机械撞击。这种撞击力导致了MLCC陶瓷本体中间护片的局部缺损。

o 陶瓷基体受损与内部结构变化:外部撞击不仅造成了肉眼可见的护片缺损,更重要的是,它可能在陶瓷介质内部产生了微裂纹或形变,导致原本绝缘的内部电极层之间发生了局部搭接或距离骤减。

o 上电短路与熔融:当设备重新上电后,由于内部电极的搭接或介质击穿,导致MLCC内部发生短路。巨大的短路电流瞬间流过,产生焦耳热,使得搭接或击穿点的内部电极迅速熔融,形成典型的短路熔融形貌,并最终导致MLCC彻底失效。

o 熔融点特征:值得注意的是,内部电极的熔融点并未从内向外扩散,而是局限于内部。这一特征有力地证明了陶瓷基体的缺损是由于外部撞击直接造成,而非内部电极先熔融后击穿陶瓷介质。如果是内部缺陷导致的击穿,通常会伴随从内部向外部扩散的熔融痕迹。

o 因此,本次MLCC的失效并非源于其自身质量问题或电应力过载,而是典型的由外部机械应力引发的破坏性失效。熔融点未从内向外熔融扩散,因此陶瓷基体缺损可以明确是经受外部撞击造成,典型失效分析图片如下所示。

 


最终结论:MLCC失效的“罪魁祸首”


本次MLCC的短路失效,经全面分析,明确判定为外部机械撞击所致。撞击导致陶瓷护片缺损,进而引发内部电极短路熔融,最终导致元件功能丧失。

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