一、案例背景

某產(chǎn)品在客戶端使用一段時間后出現(xiàn)失效，表現(xiàn)為短路；該電容在電路用于3.3V電源濾波，初步排查外圍電路沒有異常。現(xiàn)進行測試分析，查找失效原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

為確認失效電容外觀是否存在明顯破損、裂紋等異常，對失效電容用酒精清洗后進行外觀檢查。

檢查結(jié)果：失效電容外觀發(fā)現(xiàn)有疑似裂紋，該裂紋平行于電容側(cè)邊，其他位置未發(fā)現(xiàn)有裂紋、破損等異常；其他失效電容外觀未發(fā)現(xiàn)有明顯異常。

圖1. 失效電容外觀形貌

2. X-ray檢查

為確認失效電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在明顯缺陷，對失效電容進行X-ray檢查。

檢查結(jié)果顯示：失效電容本體結(jié)構(gòu)完整，陶瓷體未發(fā)現(xiàn)裂紋及破損。

圖2. 失效電容X-ray檢查形貌

3. 失效現(xiàn)象確認

為確認電容的失效現(xiàn)象，利用萬用表對失效電容進行阻值測試，確定其失效現(xiàn)象。

測試結(jié)果顯示：失效電容阻值都小于1Ω，表現(xiàn)為短路失效。

4. 切片分析

為確認失效電容短路失效的原因，對失效電容、OK1PCBA上電容進行切片分析。

切片結(jié)果顯示：

（1）NG1失效電容內(nèi)部發(fā)現(xiàn)明顯的內(nèi)電極熔融現(xiàn)象及內(nèi)電極開裂的現(xiàn)象，屬于典型的過電應(yīng)力燒毀失效；從切片形貌上看，NG1失效電容端電極無明顯的金屬化層及阻擋層，不滿足GJB 4027A-2006的標準要求，從側(cè)面說明電容本身存在質(zhì)量缺陷；

圖3. NG1失效電容切片形貌

（2）NG2失效電容第一次切片發(fā)現(xiàn)內(nèi)電極存在空洞現(xiàn)象，但不在電容內(nèi)電極交叉區(qū)域，因此不會導(dǎo)致電容短路失效，但屬于物料本身缺陷；從第一次切片電容端電極的EDS成分分析結(jié)果來看，失效電容端電極無明顯的界限，無明顯的金屬化層及阻擋層，不滿足GJB 4027A-2006的標準要求的；

繼續(xù)研磨后發(fā)現(xiàn)，NG2電容端電極附近有裂紋，裂紋延伸到了電容內(nèi)電極區(qū)域，從SEM形貌上看，裂紋延伸位置有明顯的空洞，這應(yīng)是電容失效的原因；

圖4. NG2失效電容第一次切片形貌

圖5. NG2失效電容第一次切片EDS

圖6. NG2失效電容第二次切片形貌

（3）OK1PCBA上電容也存在明顯開裂現(xiàn)象，同樣不滿足GJB 4027A-2006的標準要求。

圖7. OK1 PCBA上電容切片形貌

以上結(jié)果說明：電容失效的直接原因為內(nèi)電極存在熔融現(xiàn)象或在內(nèi)電極交叉區(qū)域存在裂紋及空洞，但失效樣品端電極都存在明顯的缺陷，都不滿足GJB 4027A-2006的標準要求，說明電容本身存在質(zhì)量缺陷。

5. 物料質(zhì)量評估

前面分析可知：失效電容端電極都存在明顯的質(zhì)量缺陷，為確認非同批次的未使用電容是否存在明顯的質(zhì)量缺陷，對非同批次的未使用電容進行切片分析，評估物料質(zhì)量。

切片結(jié)果顯示：非同批次的未使用電容端電極也存在開裂的現(xiàn)象，同樣不滿足GJB 4027A-2006的標準要求。

圖8. 非同批次的未使用電容切片形貌

三、總結(jié)分析

外觀檢查發(fā)現(xiàn)NG1失效電容有疑似平行于電容側(cè)邊的裂紋，通過后續(xù)確認該裂紋應(yīng)屬于電應(yīng)力裂紋，其他電容表面未發(fā)現(xiàn)裂紋、破損等異常，可排除因外力碰撞導(dǎo)致的電容失效；X-ray檢查未發(fā)現(xiàn)失效電容本體有明顯的裂紋及破損，進一步說明失效電容未受到較大的外力碰撞導(dǎo)致的失效。

通過對失效電容的測試，確認失效電容為短路失效；切片分析確認：NG1失效電容內(nèi)部都有明顯的熔融燒毀現(xiàn)象，而NG2失效電容有延伸到內(nèi)電極區(qū)域的裂紋及空洞，這是電容失效的直接原因。

本案件中，①電容失效的直接原因為電容內(nèi)部有熔融燒毀或空洞的現(xiàn)象，熔融燒毀屬于過電擊穿失效，但失效電容是應(yīng)用在3.3V電源濾波電路，而該電容的額定電壓為6.3V，且初步排查外圍電路未發(fā)現(xiàn)明顯異常，因此應(yīng)電路中的過電應(yīng)力燒毀的可能性不大；

②通過對失效電容的切片，發(fā)現(xiàn)該批次電容端電極無明顯金屬化層及阻擋層及開裂現(xiàn)象，不滿足GJB 4027A-2006的標準要求，說明本案件電容存在明顯的質(zhì)量缺陷；

③通過成分分析，發(fā)現(xiàn)本案件中電容端電極成分不清晰，與現(xiàn)在市場上電容的端電極主要成分為Sn-Ni-Cu存在較大差異；綜合以上描述推斷本案件中電容因本身存在一定的質(zhì)量缺陷，在后續(xù)的使用過程中熔融燒毀導(dǎo)致的失效。

圖9. 市場主流電容端電極形貌

四、結(jié)論與建議

電容失效的原因為電容本身存在質(zhì)量缺陷，在后續(xù)使用過程中熔融燒毀短路失效。

改善建議

加強物料的來料檢驗及破壞性物理分析（DPA）。

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