贴片陶瓷电容开裂是什么原因?
贴片陶瓷电容最主要的失效模式断裂。贴片陶瓷电容器作常见的失效是断裂,这是贴片陶瓷电容器自身介质的脆性决定的.由于贴片陶瓷电容器直接焊接在电路板上,直接承受来自于电路板的各种机械应力,而引线式陶瓷电容器则可以通过引脚吸收来自电路板的机械应力.因此,对于贴片陶瓷电容器来说,由于热膨胀系数不同或电路板弯曲所造成的机械应力将是贴片陶瓷电容器断裂的最主要因素。陶瓷贴片电容器机械断裂后,断裂处的电极绝缘间距将低于击穿电压,会导致两个或多个电极之间的电弧放电而彻底损坏陶瓷贴片电容器。尽可能的减少电路板的弯曲、减小陶瓷贴片电容器在电路板上的应力、减小陶瓷贴片电容器与电路板的热膨胀系数的差异而引起的机械应力。减小陶瓷贴片电容器与电路板的热膨胀系数的差异而引起的机械应力可以通过选择封装尺寸小的电容器来减缓,如铝基电路板应尽可能用1810以下的封装,如果电容量不够可以采用多只并联的方法或采用叠片的方法解决.也可以采用带有引脚的封装形式的陶瓷电容器解决。引起机械裂纹的主要原因有两种。第一种是挤压裂纹,它产生在元件拾放在PCB板上的操作过程。第二种是由于PCB板弯曲或扭曲引起的变形裂纹。挤压裂纹主要是由不正确的拾放机器参数设置引起的,而弯曲裂纹主要由元件焊接上PCB板后板的过度弯曲引起的。
首先考虑瓷片电容本身质量问题,未达标生产即次品;
瓷片电容达到寿命极限,即是否已经老化;
如不存在1.2问题,电容爆裂一般跟电压有关,即是否远远超出标称值或者超出最大耐压值。
1,材料硬度过高或压力太大。触点材料硬度不一致,很可能导致开裂。
2.非电容本体受了外力撞击,就有可能会短路或呈低阻,导致开裂。
3.外施应力电压过高也会导至电容失效,一般是短路或低阻。
这种情况一般只能换一个新的继电器。
开裂的直接原因是电容温升过高,内部压力过大造成。
常见的原因:
1.
滤波电路
过电压
。当线路电压超过电容的耐压值后,很容易发热造成内部压力很大而开裂。过电压越高,温升速度越快,短时就可能开裂或爆炸。比如:电源接错、雷击等。
2.电路需用的滤波电容容量减少,可造成发热,严重时可开裂。滤波电容容量减少,流过电容的交流成分的电流会增加。会引起损耗增加,使电容过热。
3.电容极性接反。电容极性接反后,内部几乎呈现短路状态,通过电流大增,短时温度迅速上升,接着因内部压力过大而开裂或爆炸。
4.电容并入交流电源上。
电解电容
对交流电压呈短路状态,即隔直通交的作用。会因电流过大,温升过高,内部压力过大而开裂,严重时也可引起爆炸。
整流管
短路可引起这种情况。
5.其它情况,产品质量不好,损耗过大,也可能引起过热而开裂。
电源滤波电容的代换原则:
代换一般视电路情况而定,能满足正常使用条件即可,不一定那么苛求。但在不知
电路原理
的情况下,可采用:
大容量代小容量。高耐压代低耐压。无极性代有极性。温度高的代温度低的。质量好的代质量差的。反之慎重。
1、贴片电容在贴装过程中,若贴片机吸嘴头压力过大发生弯曲,容易产生变形导致裂纹产生
2、如该颗料的位置在边缘部份或靠近边源部份,在分板时会受到分板的牵引力而导致电容产生裂纹最终而失效.
3、焊盘布局上与金属框架焊接端部焊接过量的焊锡在焊接时受到热膨胀作用力,使其产生推力将电容举起,容易产生裂纹.
4、在焊接过程中的热冲击以及焊接完后的基板变形容易导致裂纹产生:电容在进行波峰焊过程中,预热温度,时间不足或者焊接温度过高容易导致裂纹产生,
5、在手工补焊过程中.烙铁头直接与电容器陶瓷体直接接触,容量导致裂纹产生。焊接完成后的基板变型(如分板,安装等)也容易导致裂纹产生。
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物理是我们上学必须要学习的一门科学,在物理的世界里,我们能学到很多平时见到却不知道的材料,比如说电容,电容器就是我们生活中常用到的一种物质,但是许多人对他都不太理解。陶瓷电容使用的最为广泛,可它有时候会因为一些因素的影响而导致失效。我们想要正常的使用陶瓷电容,就只能先了解导致它失效的因素以及它的特点,下面小编就为大家具体的介绍一下。
陶瓷电容简介:
它的外形以片式居多,也有管形、圆形等形状。陶瓷电容器是以陶瓷材料为介质的电容器的总称。其品种繁多,外形尺寸相差甚大。按使用电压可分为高压,中压和低压陶瓷电容器。按温度系数,介电常数不同可分为负温度系数、正温度系数、零温度系数、高介电常数、低介电常数等。此外,还有I型、II型、III型的分类方法。一般陶瓷电容器和其他电容器相比,具有使用温度较高,比容量大,耐潮湿性好,介质损耗较小,电容温度系数可在大范围内选择等优点。广泛用于电子电路中,用量十分可观。
陶瓷电容失效的内在因素主要有以下几种:
1.陶瓷介质内空洞
导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。
2.烧结裂纹
烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。
3.分层
多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。
陶瓷电容失效的外部因素主要为:
1.温度冲击裂纹
主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
2.机械应力裂纹
多层陶瓷电容器的特点:
是能够承受较大的压应力,但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见应力源有:贴片对中,工艺过程中电路板操作流转过程中的人、设备、重力等因素通孔元器件插入电路测试、单板分割电路板安装电路板定位铆接螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端,沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。
了解完陶瓷电容的特点,才能更好的使用,陶瓷电容的体积通常都很小,成本也比较低,所以人们生活中使用它的地方有很多。另外大家要多多注意令陶瓷电容失效的几个方面,假如不注意的话,就有可能导致我们家族那么将电器不能使用,最直接的就是陶瓷电容失效。在我们学习物理的时候,就会学到影响电容变化的因素,我们应该学以致用,把学习到的运用到生活当中去。
它的外形以片式居多,也有管形、圆形等形状
陶瓷电容一般都是圆形的蓝色本体
随着科技发展需求,陶瓷电容在电子市场的需求与日俱增
那陶瓷电容损坏原因有哪些呢?潮湿对电参数恶化的影响
空气中温度过高,会使陶瓷电容器的表面绝缘电阻下降,对于半密封结构电容器来说,水分会渗透到电容器的介质内部使电容器介质的绝缘电阻绝缘能力下降
因此,高温,高湿环境对陶瓷电容的损坏影响较大
二:银离子的迁移
无机介质电容器多半采用银电极,半密封电容器在高温条件下工作,渗入电容器内部的水分子产生电解
产生氧化反应,银离子与氢氧根离子结合产生氢氧化银
由于电极反应,银离子迁移不仅发生在无机介质表面,还扩散到无机介质内部,引起漏电流增大,严重时会使两个银电极之间完全短路,导致陶瓷电容损坏或击穿
有的陶瓷电容器,在运用测试操作时,电容器投入时的电流过大,无任何无电压保护措施,也无串联电抗器,使电容器过热,绝缘降低或损坏,如果操作频繁,也会影响陶瓷电容损坏,甚至爆炸
如果选购到质量不好的陶瓷电容,在长期工作电压下,内部残存的气泡产生局部放电现象
局部放电进一步导致绝缘损伤和老化
温度也会上长,会导致陶瓷电容损坏,击穿
除因温度冷热变化产生热应力导致开裂外,对于环氧包封型高压陶瓷电容,无论是留边型还是满银型电容都存在着电极边缘电场集中和陶瓷-环氧的结合界面等比较薄弱的环节
环氧包封的瓷片电容由于环氧树脂固化冷却过程体积收缩,产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中,并作用于陶瓷-环氧界面,劣化界面的粘结
在电场作用下,组成高压瓷片电容瓷体的钙钛矿型钛酸锶铁类陶瓷(SPBT)会发生电机械应力,产生电致应变
当环氧包封层的残余应力较大时,二者联合作用极可能造成包封与陶瓷体之间脱壳,产生气隙,从而降低电压水平
二:介质内空洞:导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染、烧结过程控制不当等
空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加
该过程循环发生,不断恶化,导致其耐压水平降低
三:包封层环氧材料因素:一般包封层厚度越厚,包封层破坏所需的外力越高
在同样电场力和残余应力的作用下,陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生气隙较为困难
另外固化温度的影响,随着固化温度的提高,高压瓷片电容的击穿电压会越高,因为高温固化时可以较快并有效地减少残余应力
随着整体模块灌胶后固化的高温持续,当达到或超过陶瓷电容器外包封层环氧树脂的玻璃转化温度,达到了粘流态,陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生了气隙,此时的形变就很难恢复,这种气隙会降低陶瓷电容的耐压水平
四:机械应力裂纹:陶瓷体本身属于脆性较高的材料,在产生和流转过程中较大的应力可能造成应力裂纹,导致耐压降低
常见的应力源有:工艺过程电路板流转操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;元件接插操作;电路测试;单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等
导致瓷片电容失效结论一:直接原因:陶瓷-环氧界面存在间隙,导致其耐压水平降低
二:间接原因:二次包封模块固化过程中产生了环氧材料应力收缩,致使陶瓷-环氧界面劣化,形成了弱点放电的路径
三:二次包封模块固化后,样品放置时间过短,其内部界面应力未完全释放出来,在陶瓷-环氧界面存在微裂纹,导致耐压水平降低