No.016 表面安装陶瓷电容器的损坏

1.结构描述及故障分析

（1） 结构描述

① 陶瓷电容器有许多不同的封装形式，如盘式、管式和多种表面安装形式。表面安装形式的陶瓷电容器如图No.016-1所示。陶瓷电容器中的介质材料是泥土经极高温度烧制而成的。

图No.016-1 表面安装形式的陶瓷电容器

② 陶瓷电容器的故障模式有机械断裂、浪涌电流和介质击穿。

（2） 故障分析

① 机械断裂：陶瓷电容器中的介质材料是一点也不能弯曲的。这种不可弯曲性加上为取得所需要的电容量而要求有最小电容器极板间距导致结构较脆弱，故陶瓷电容器受机械应力作用可能引起机械断裂。机械应力来源包括：陶瓷电容器与PCB材料之间的膨胀系数不同，PCB的机械弯曲，装配产生的应力和机械冲击或振动。

陶瓷电容器中机械断裂的影响要经过一段时间方可显现出来。例如，如果是由弯曲的PCB引起的应力使陶瓷电容器断裂，那么当弯曲应力消除后，陶瓷电容器就会回到正常位置。这样就不会引起电容量的显著损失及性能变坏，因为分裂的电容器极板实际上又重新接触上。然而，平行交错插入的极板只要稍微有点错位，就会引起短路。

② 浪涌电流：过强的电流 （所谓浪涌电流） 超过介质局部区域的瞬时功率耗散能力导致热失控状态。

③ 介质击穿：可能由过压状态或对介质造成损伤的制造缺陷引起。介质击穿引起电容器两个端子之间的电流不受控制地流动，从而导致过大的功率耗散且可能发生爆炸。介质击穿的电容器故障通常很容易看出，因为这种故障的典型现象是爆炸，用肉眼就能明显看见。在测试可疑电容器时，为不致给故障电容器加电而引起突发故障，应当用一个电灯泡与待测电容器串联，以防止电源能量进入故障电容器。

2.典型案件分析

（1） 案例介绍

① 某个人计算机制造商在个人计算机中使用的外设卡制造过程中发现，许多外设卡插入计算机之后不久就失效了。在对故障外设卡进行检查时发现大块碳化区，检查没有烧焦区的失效外设卡，在其中一块上发现有一个陶瓷电容器出现过热现象，在显微镜下发现该电容器的侧面有一小裂纹。

② 进一步调查发现，该制厂商在将外设卡装入计算机的安装过程中，采用先将外设卡装入计算机然后连接带状电缆和先连接带状电缆然后再将外设卡装入计算机的两种安装方法。前者安装容易些，但发现偶尔会使陶瓷电容器断裂。

（2） 形成机理

前一种安装带状电缆的方法使外设卡的PCB弯曲较大，弯曲应力导致陶瓷电容器断裂。

3.解决措施

确保符合PCB的安装规则就能在生产中有效地避免上述问题。