一、案例背景

某產品在客戶端使用一段時間后出現失效，表現為短路；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。

檢查結果：失效電容外觀發現有疑似裂紋，該裂紋平行于電容側邊，其他位置未發現有裂紋、破損等異常；其他失效電容外觀未發現有明顯異常。

圖1. 失效電容外觀形貌

2. X-ray檢查

為確認失效電容內部結構是否存在明顯缺陷，對失效電容進行X-ray檢查。

檢查結果顯示：失效電容本體結構完整，陶瓷體未發現裂紋及破損。

圖2. 失效電容X-ray檢查形貌

3. 失效現象確認

為確認電容的失效現象，利用萬用表對失效電容進行阻值測試，確定其失效現象。

測試結果顯示：失效電容阻值都小于1Ω，表現為短路失效。

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。

切片結果顯示：

（1）NG1失效電容內部發現明顯的內電極熔融現象及內電極開裂的現象，屬于典型的過電應力燒毀失效；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，從側面說明電容本身存在質量缺陷；

圖3. NG1失效電容切片形貌

（2）NG2失效電容第一次切片發現內電極存在空洞現象，但不在電容內電極交叉區域，因此不會導致電容短路失效，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；

繼續研磨后發現，NG2電容端電極附近有裂紋，裂紋延伸到了電容內電極區域，從SEM形貌上看，裂紋延伸位置有明顯的空洞，這應是電容失效的原因；

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

以上結果說明：電容失效的直接原因為內電極存在熔融現象或在內電極交叉區域存在裂紋及空洞，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量缺陷。

5. 物料質量評估

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

切片結果顯示：非同批次的未使用電容端電極也存在開裂的現象，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、總結分析

外觀檢查發現NG1失效電容有疑似平行于電容側邊的裂紋，通過后續確認該裂紋應屬于電應力裂紋，其他電容表面未發現裂紋、破損等異常，可排除因外力碰撞導致的電容失效；X-ray檢查未發現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失效電容內部都有明顯的熔融燒毀現象，而NG2失效電容有延伸到內電極區域的裂紋及空洞，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部有熔融燒毀或空洞的現象，熔融燒毀屬于過電擊穿失效，但失效電容是應用在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現明顯異常，因此應電路中的過電應力燒毀的可能性不大；

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

③通過成分分析，發現本案件中電容端電極成分不清晰，與現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量缺陷，在后續的使用過程中熔融燒毀導致的失效。

圖9. 市場主流電容端電極形貌

四、結論與建議

電容失效的原因為電容本身存在質量缺陷，在后續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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