概述

電容是電子設(shè)備中主要基礎(chǔ)元件之一，它廣泛用于電視機(jī)、收音機(jī)、手機(jī)、電子儀器等設(shè)備中，用作儲(chǔ)能和傳遞信息，但在使用當(dāng)中它也會(huì)由于一些內(nèi)外在因素而失

效。電容在各種應(yīng)力作用下其材料發(fā)生物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致電參數(shù)變劣而Zui后失效，可分為電應(yīng)力(電流、電壓)和環(huán)境應(yīng)力(濕度、溫度、氣壓、振動(dòng)和沖擊等)兩

種。

一電容的主要參數(shù)

容的主要參數(shù)有:標(biāo)稱(chēng)電容量與允許偏差、額定工作電壓、介電強(qiáng)度、損耗、絕緣電阻、電容溫度系數(shù)等。

1、標(biāo)稱(chēng)電容童與允許偏差電容標(biāo)明的電容童稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)電容量，電容允許偏差的定義是允許容里偏差與標(biāo)稱(chēng)容量的比值，-般用百分?jǐn)?shù)表示。

2、額定工作電壓在允許的環(huán)境條件下，在規(guī)定的工作壽命期間，可以連續(xù)加在電容上的Zui大直流電壓或交流電壓的有效值稱(chēng)為電容的額定工作電壓。額定工作

電壓是電容在規(guī)定期內(nèi)，規(guī)定條件下能夠可靠工作的電壓。工作條件或工作期限超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，電容的工作電壓必須隨之而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，否則將會(huì)影響電容的工

作可靠性。

3、介電強(qiáng)度電容承受-定大小的電場(chǎng)強(qiáng)度(或電壓)而不致被擊穿的能力稱(chēng)為介電強(qiáng)度，-般通過(guò)耐壓試驗(yàn)加以考核。通過(guò)耐壓試驗(yàn)，可以剔除存在隱患

的電容，保證成品電容在使用壽命期間工作的可靠性。

4、損耗電場(chǎng)作用下單位時(shí)間內(nèi)電容因發(fā)熱而消耗的能里稱(chēng)為電容的損耗。直流電場(chǎng)作用下主要表現(xiàn)為介質(zhì)的漏導(dǎo)損耗，交流電場(chǎng)作用下除漏導(dǎo)損耗外，還有介

質(zhì)的極化損耗。此外，還必須計(jì)入電容金屬部分( 包括接觸電阻)引起的損耗。通常用損耗角正切表示電容的損耗特性。

5、絕緣性能表征電容絕緣性能的參數(shù)有:絕緣電阻、時(shí)間常數(shù)和漏電流。電容上所加的直流電壓與所產(chǎn)生的漏電流的比值稱(chēng)為絕緣電阻。絕緣電阻這種絕緣性指

標(biāo)一般適用于電容量不大于0.1u的有機(jī)電容以及所有有機(jī)電容。時(shí)間常數(shù)是絕緣電阻與電容童的乘積，它僅取決于介質(zhì)本身性質(zhì)，而與電容的幾何尺寸無(wú)關(guān)。時(shí)間常數(shù)一

般適用于電容里大于0.1uP的有機(jī)介質(zhì)電容的絕緣性能指標(biāo)。對(duì)于電解電容，由于其金屬化膜介質(zhì)存在很多缺陷，無(wú)法采用材料特性表征電容絕緣特性，故直接應(yīng)用漏電

流評(píng)價(jià)電解電容的絕緣性。

6、溫度系數(shù)電容溫度變化-度時(shí)的電容童變化百分率稱(chēng)為溫度系數(shù)。電容的溫度系數(shù)大小跟介質(zhì)材料的溫度特性與電容的結(jié)構(gòu)工藝有關(guān)。電容溫度系數(shù)應(yīng)盡可能

接近零值。

陶瓷電容的失效機(jī)理

多層陶瓷電容本身的可靠性較高，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定使用。但如果器件本身存在缺陷或在組裝過(guò)程引入缺陷，則會(huì)對(duì)其可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。陶瓷電容常見(jiàn)的失效

機(jī)理主要有以下幾種:

1、來(lái)料本身的缺陷

a)陶瓷介質(zhì)內(nèi)空洞

介質(zhì)內(nèi)的空洞容易導(dǎo)致漏電，介電強(qiáng)度降低。漏電容易導(dǎo)致電容內(nèi)局部過(guò)熱，由于熱電的正反饋，進(jìn)一步降低陶瓷介質(zhì)的絕緣性能，導(dǎo)致電容該位置的漏電增加。該

過(guò)程循環(huán)發(fā)生，不斷惡化，輕則導(dǎo)致電容的參數(shù)飄移(絕緣電阻減小損耗增大等)，重則導(dǎo)致電容介質(zhì)擊穿，從而使電容兩端電流過(guò)大，可能產(chǎn)生爆炸甚至燃燒等過(guò)熱

燒毀的嚴(yán)重后果。

b)分層

多層陶瓷電容的燒結(jié)為多層材料堆疊共燒，燒結(jié)溫度可高達(dá)100C以上，燒結(jié)工藝的不良容易導(dǎo)致分層的發(fā)生，分層和空洞、裂紋的危害相似，都是多層陶瓷電容

重要的內(nèi)在缺陷。

2、溫度沖擊及機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋

溫度擊主要是發(fā)生在電容焊接過(guò)程中，不當(dāng)?shù)姆敌抟彩菍?dǎo)致溫度沖中擊裂紋的重要產(chǎn)生原因。多層陶瓷電容的特點(diǎn)是能夠承受較大的壓應(yīng)力，但抵抗彎曲能力較

差。電容在組裝過(guò)程中任何可能產(chǎn)生彎曲變形的操作都可能導(dǎo)致電容開(kāi)裂。常見(jiàn)的應(yīng)力源有:陶瓷電容與印刷電路板材料之間的膨脹系數(shù)不同，印刷電路板的機(jī)械彎曲，

裝配產(chǎn)生的應(yīng)力和機(jī)械:中擊或振動(dòng)。陶瓷電容中機(jī)械斷裂的影響要經(jīng)一 段時(shí)間才會(huì)顯示出來(lái)。例如，如果由于電路板的彎曲導(dǎo)致陶瓷電容的斷裂，那么，當(dāng)彎曲力取消

時(shí)，陶瓷電容就會(huì)回到正常位置，這時(shí)可能不會(huì)引起顯著的電性能變壞。但是，陶瓷電容的兩極極板是平行交錯(cuò)插入的，只要稍微有錯(cuò)位，就會(huì)引起漏電增大或短路。

分析結(jié)論:陶瓷與電極的交界處有裂紋，這種形貌的裂紋一般與使用不當(dāng)有關(guān)，電容受機(jī)械損傷后，造成電容器擊穿電壓大大降低，上電后甚至電極短路、熔融。

3、浪涌電流

過(guò)強(qiáng)的電流超過(guò)了介質(zhì)局部區(qū)域的瞬時(shí)功率耗散能力，就會(huì)引起熱失控狀態(tài)，導(dǎo)致電容燒毀。分析結(jié)論:浪涌電流使電容絕緣性下降，造成擊穿短路，在熱應(yīng)力

下炸裂。

4、介質(zhì)擊穿

介質(zhì)擊穿可能是由于過(guò)壓狀態(tài)或者電容本身來(lái)料缺陷引起的。在研磨過(guò)程中發(fā)現(xiàn)失效樣品內(nèi)部陶瓷介質(zhì)有裂紋，并且擊穿燒毀區(qū)域發(fā)生在其中-條裂紋上面。這說(shuō)

明電容的破裂在先，因而造或內(nèi)電極層間錯(cuò)位引起兩內(nèi)電極短路。由于在裂紋中發(fā)現(xiàn)有Sn和C1 -，即焊料和助焊劑已延伸到裂紋中去。這也說(shuō)明在焊接的時(shí)候裂紋應(yīng)該就

已經(jīng)存在，并不是因?yàn)闃悠返膿舸┒鴮?dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。因此電容失效的原因是，機(jī)械應(yīng)力(包括高溫應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力)造成電容開(kāi)裂，內(nèi)部電極短路，從而樣品短路燒毀

失效。