通過對G樣品、0K樣品進(jìn)行了外觀光學(xué)檢查、金相切片分析、SEM/EDS分析及模擬試驗分析，認(rèn)為造或陶瓷電容耐壓不良原因為二次包封模塊固化

過程中及固化后應(yīng)力作用造成陶瓷環(huán)氧界面存在間隙，導(dǎo)致其耐壓水平降低。

1.案例背景

陶瓷電容器客戶端耐壓不良。

2.分析方法

(1)通過對NG樣品、0K樣品進(jìn)行了外觀光學(xué)檢查、金相切片分析、sEl/EDS分析及模擬試驗后，發(fā)現(xiàn)NG樣品均存在明顯的陶瓷環(huán)氧界面脫殼，產(chǎn)

生了氣隙，此氣隙的存在會嚴(yán)重影響電容的耐壓水平。從測試結(jié)果，可以明顯看到在陶瓷環(huán)氧分離界面的裂縫位置存在明顯的碳化痕跡，且碳化嚴(yán)重區(qū)域基本

集中在邊緣封裝較薄區(qū)域，而0K樣品未見明顯陶瓷環(huán)氧界面脫殼分離現(xiàn)象。

(2)NG樣品與0樣品結(jié)構(gòu)成分-致，未見結(jié)構(gòu)明顯異常。失效的樣品是將未封樣品經(jīng)焊接組裝灌膠，高溫固化后組成單元模塊進(jìn)行使用的。取樣

品外封環(huán)氧樹脂進(jìn)行玻璃轉(zhuǎn)化溫度測試;發(fā)現(xiàn)未封樣品的外封環(huán)氧樹脂玻璃轉(zhuǎn)化溫度較低，懷疑因為灌膠的高溫超過了陶瓷電容的環(huán)氧樹脂封體的玻璃轉(zhuǎn)化溫

度，達(dá)到了其粘流態(tài)，導(dǎo)致陶瓷基體和環(huán)氧界面脫粘產(chǎn)生氣隙。隨著環(huán)氧樹脂固化冷卻過程體積收縮，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力以殘余應(yīng)力的形式保留在包封層中，并作用

于陶瓷環(huán)氧界面，劣化界面的粘結(jié)，此時的形變就很難恢復(fù)。然后在外部電場力(耐壓加電測試)的作用下，在間隙路徑上產(chǎn)生了弱點擊穿。

失效分析

3.失效模式分析

(1)在電場作用下，陶瓷電容器的擊穿破壞遵循弱點擊穿理論，而局部放電是產(chǎn)生弱點破壞的根源。除因溫度冷熱變化產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致開裂外，

對于環(huán)氧包封型高壓陶瓷電容，無論是留邊型還是滿銀型電答都存在著電極邊緣電場集中和陶瓷環(huán)氧的結(jié)合界面等比較薄弱的環(huán)節(jié)。環(huán)氧包封陶瓷電容器由于

環(huán)氧樹脂固化冷卻過程體積收縮，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力以殘余應(yīng)力的形式保留在包封層中，并作用于陶瓷環(huán)氧界面，劣化界面的粘結(jié)。在電場作用下，組成高壓陶瓷

電容瓷體的鈣鈦礦型鈦酸鍶鐵類陶瓷(SPBT)會發(fā)生電機械應(yīng)力，產(chǎn)生電致應(yīng)變。當(dāng)環(huán)氧包封層的殘余應(yīng)力較大時，二者聯(lián)合作用極可能造成包封與陶瓷體之間

脫殼，產(chǎn)生氣隙，從而降低電壓水平。

(2)介質(zhì)內(nèi)空洞:導(dǎo)致空洞產(chǎn)生的主要因素為陶瓷粉料內(nèi)的有機或無機污染、燒結(jié)過程控制不當(dāng)?shù)取？斩吹漠a(chǎn)生極易導(dǎo)致漏電，而漏電又導(dǎo)致器

件內(nèi)局部發(fā)熱，進(jìn)一步降 低陶瓷介質(zhì)的絕緣性能從而導(dǎo)致漏電增加。該過程循環(huán)發(fā)生，不斷惡化，導(dǎo)致其耐壓水平降低。

(3)包封層環(huán)氧材料因素:-般包封層厚度越厚，包封層破壞所需的外力越高。在同樣電場力和殘余應(yīng)力的作用下，陶瓷基體和環(huán)氧界面的脫粘

產(chǎn)生氣隙較為困難。另外固化溫度的影響，隨著固化溫度的提高，高壓陶瓷電容的擊穿電壓會越高，因為高溫固化時可以較快并有效地減少殘余應(yīng)力。隨著整體

模塊灌膠后固化的高溫持續(xù)，當(dāng)達(dá)到或超過陶瓷電容器外包封層環(huán)氧樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，達(dá)到了粘流態(tài)，陶瓷基體和環(huán)氧界面的脫粘產(chǎn)生了氣隙，此時的形變

就很難恢復(fù)，這種氣隙會降低陶瓷電容的耐壓水平。

(4)機械應(yīng)力裂紋:陶瓷體本身屬于脆性較高的材料，在產(chǎn)生和流轉(zhuǎn)過程中較大的應(yīng)力可能造成應(yīng)力裂紋，導(dǎo)致耐壓降低。常見的應(yīng)力源有:工

藝過程電路板流轉(zhuǎn)操作;流轉(zhuǎn)過程中的人、設(shè)備、重力等因素;元件接插操作;電路測試;單板分割;電路板安裝:電路板定位鉚接;螺絲安裝等。