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電容失效分析

電容失效，指的是電容器在工作過程中由于各種原因導致其性能下降或完全喪失功能的現象。電容失效分析是對這一現象進行的系統性研究，以確定失效的原因并采取相應措施以提高電容器的可靠性和壽命。

電容失效的原因多種多樣，主要包括：

1. 材料老化：電容器內部使用的絕緣材料和電極材料會隨著時間老化，導致性能下降。

2. 溫度影響：高溫會加速電容器內部材料的老化過程，降低其使用壽命。

3. 電壓應力：長期工作在高電壓下，電容器可能會因電壓應力而損壞。

4. 機械應力：機械振動或沖擊可能導致電容器內部結構損壞。

5. 環境因素：如濕度、腐蝕性氣體等環境因素也會影響電容器的性能。

6. 設計缺陷：電容器設計不當，如電極間距過小，也可能導致早期失效。

7. 制造缺陷：生產過程中的缺陷，如雜質、氣泡等，可能導致電容器性能不穩定。

電容失效分析通常包括以下幾個步驟：

• 故障檢測：通過電學測試發現電容器的異常表現。

• 失效模式識別：確定電容器失效的具體形式，如擊穿、漏電等。

• 原因分析：通過顯微鏡檢查、化學分析等手段找出失效的根本原因。

• 改進措施：根據分析結果，對電容器的設計、材料選擇或生產工藝進行改進。

通過電容失效分析，可以提高電容器的可靠性，延長其使用壽命，對于電子設備的整體性能和穩定性具有重要意義。

一、電容失效分析案例背景

某電容，在30V直流電壓下，電容值衰減超過70%，現需分析其失效的原因。

二、電容失效分析過程

1、外觀檢查

1#樣品外觀圖

2#樣品外觀圖

說明：光學顯微鏡檢查表面未見明顯異常。

2、CT掃描分析

 1#樣品CT掃描形貌圖

說明：CT掃描檢查結果未發現明顯缺陷。

3、C-V曲線測試

1#樣品CV測試結果

2#樣品CV測試結果

說明：測試結果說明：1#樣品C30V=0.44~0.50uF，2#樣品C30V=0.43~0.44uF.

4、切片檢查

1#樣品SEM圖

2#樣品SEM圖

說明：將1#樣品和2#樣品分別切片，然后在金相顯微鏡下放大拍照觀察 MLCC內部結構，1#樣品電容內部存在鎳瘤及熱應力裂紋，2#樣品未見異常。

5、EDS成分分析

1#樣品EDS元素分析譜圖

2#樣品EDS元素分析譜圖

說明：通過對樣品剖面 SEM/EDS 分析， 1#樣品電容內部電極層不連續，存在明顯鎳瘤；其鎳瘤周圍多條向外延伸裂紋并在裂縫通道內發現明顯碳化痕跡，此為熱應力裂紋裂紋的存在直接導致電容性能異常；而2#樣品電容內部電極層連續陶瓷介質層致密未發現孔洞及鎳瘤，電容性能良好。

三、電容失效分析結論

綜合測試分析可知,導致產品測試異常的原因為：電容本身質量問題,其內部存在鎳瘤,鎳瘤的存在使熱應力裂紋的萌生產生了可能。

四、電容失效分析建議

對 MLCC 每批來料進行抽檢做切片分析,觀察其內部結構是否存在來料不良問題。

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