1、1,目录 一、电容简介 2 二、瓷介的基本知识.3 三、内电极材料的基本知识.4 四、端（外）电极材料的基本知识.5 五、电容的设计.6 六、生产工艺过程（配料）.7 七、生产工艺过程（流延）.8 八、生产工艺过程（丝印）.9 九、生产工艺过程（层压）.10 十、生产工艺过程（切割、装钵、排胶）.11 十一、生产工艺过程（烧结）.12 十二、生产工艺过程（倒角）.15 十三、生产工艺过程（封端）.16 十四、生产工艺过程（烧银）.17 十五、生产工艺过程（电镀）.18 十六、一般电性能.19 十七、电容量 （C）.20电容量 与温度的关系.21电容量 与电压的关系.22电容量 与频率的关系.2
2、3电容量 与时间的关系.24,十八、损耗（DF）.25 十九、绝缘电阻(IR)26 二十、耐电压（BWV）.27 二十一、可靠性试验及失效的基本分析.2829 二十二、标签问题.30 二十三、纸带问题 .3138 二十二、断裂问题 .3949 二十二、焊接问题 50 二十二、外观不良 二十二、Q值ESR问题 . 二十二、 其它 .,2,外电极（铜层/银层） Outer Electrode（cuprum /Silver Base）,外电极（镍层） Outer Electrode（Nickel layer）,外电极（锡层） Outer Electrode（Tin layer）,金属内电极Inner
3、 Electrode,陶瓷体 ceramic body,定义：所谓片式多层瓷介电容器（MLCC）-简称片式电容，是由涂好电极的陶瓷膜片以一定的方式叠合起来，最后经过一次性烧结成整体而来，其内部结构类似独石，故也叫独石电容器。,3,瓷介的基本知识,一、瓷介的分类我们把用来制造片式多层瓷介电容（MLCC）的陶瓷叫电容器瓷。这里所说的瓷介就是用电容器瓷制成的陶瓷介质。 分类 按用途分可分为三类：1、高频热补偿电容器瓷（UJ、SL等）；2、高频热稳定电容器瓷（NPO）； 3、低频高介质电容器瓷（X7R、Y5V、Z5U） 按温度系数分可分为二类：1、负温度系数电容器瓷（即高频热补偿电容器瓷）；2、正温度
4、系数电容器瓷（即平时我们常说的COG、X7R、Y5V瓷料） 按工作频率分可分为三类：低频、高频、微波介质高频热补偿、热稳定电容器是专供I类瓷介电容器作介质用，其瓷料主要成分是MgTiO3、CaTiO3、SrTiO2再加入适量稀土类氧化物等配制而成。其特点是介质系数较大，介质损耗不，温度系数和范围广，一般在（+120-5600）ppm/之间可调。高频热补偿电容瓷常用来制造的负温产品，其用途最广的地方就是振荡回路，像彩电高频头。大家知道，振荡回路都是由电感和电容组成，回路中的电感线圈一般具有正的电感温度系数。因此，为了保持振荡回路中频率不随温度变化而发生漂移，就必须先用具有适当的负温度系数的电容来
5、进行补偿。低频高介电容器是指强介质铁电陶瓷，一般作类瓷介电容器的介质。具有自发极化性质的非线性陶瓷材料，一般以钛酸钡（BaTiO3）为主体的铁电陶瓷，其特点是介电系数特别高，一般数千甚至上万；介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性关系。 二、瓷介代号陶瓷介质的代号是按其陶瓷粉料的温度特性来命名的。常用的几种陶瓷粉料的含义如下： NPO：温度系数是30ppm/ X7R：温度特性X代表-55 7代表+125 温度系数R代表15% Y5V：温度特性Y代表-25 5代表+85 温度系数V代表-80%+30%,4,电极材料的基本知识,一、内电极材料内外电极是电容器的重要组成部分。内电
6、极主要是用来贮存电荷，其有效面积的大小和电极层数的连续性是影响电容质量的两大因素。片容的内电极是通过印刷而成，因此，内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在，故叫内电极浆料，简称内浆。由于片式多层瓷介电容器采用BaTi03系列陶瓷作介质，此系列陶瓷材料一般都在9501300左右烧成；故内电极也一般选用高溶的贵金属Pt、Pd、Au等材料，要求能够在1400左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。几种金属的熔点：,金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属，而且具有较好的高温性能，其作为电极的特点：（1）Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag和Pd-Ag都小。（2）
7、机械强度高。（3）电极的浸润性和耐焊接热性能好。但它在高温下易氧化成绿色的氧化镍，从而不能保证内电极层的质量。因此，它必须在还原气氛中烧成。然而，恰恰相反，含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结，则Ti4+将被还原成低价的离子而使陶瓷的绝缘下降。因此，要使Ni电极的质量和BaTi03含钛陶瓷的介电性能同时得到保证的话，一般采用真空状态烧结或惰性气体或其它保护气氛状态烧结。,5,二、端电极材料外电极主要是将相互平行的各层内电极并联，并使之与外围线路相连接的作用。片容的外电极就是电容的端头。其对片容最大的影响主要表现在芯片的可焊与耐焊性能方面。目前有三种基本方式：（1）纯银端电极。因银与锡的熔点相关比较大，
8、因此，此端电极一般只适用于手工烙铁焊。此焊接方式的优点在于焊接时，只有芯片的两端承受烙铁的高温热冲击，而瓷体受热冲击相对较小，因此，电容器受热冲击的影响较小，但效率较低。（2）纯铜端头（3）三层电极 即Ag-Ni-Sn共三层。第一层银层是通过封端工序上去的；第二层镍层和第三层锡层是通过电镀工艺镀上去的。因为此端电极最外层为锡层，因此适合所有的焊接。三层电极的作用：Ag：与内电极良好接触，其直接影响芯片的可靠性。Ni：热阻挡层，其厚度对芯片的耐焊接热有直接的影响。Sn：与外围线路有良好接触，直接影响芯片可焊性能。此焊接方式的特点是适合大规模自动化生产，即SMD贴片系统，但在焊接时，整个芯片需多次
9、承受热冲击。因此，某种程度上会使瓷体遭受不必要的损受，影响芯片的可靠性。,6,片容的基本设计,一、型号规格（英寸）的设计常用的型号规格有0603、0805、1206，具体尺寸换算如下：例如1206中的“12”表示芯片长为0.12英寸，即0.1225.4=3.08mm (1英寸=25.4mm)芯片的厚度一般根据客户的需要来定，其设计一般要考虑瓷介的收缩比。瓷介的收缩比一般在1520%之间。如0805B103K500NT其生片设计厚度为1.16mm，而烧结后的芯片厚度一般在0.850.90mm之间。 二、电容量的设计电容的电容量主要由它的几何尺寸和介质的介电常数来决定。电容量的单位是法拉，用F表示
10、。在实际就用中法拉的单位太大，一般采用毫法（mF）、微法(uF)、纳法(nF)和皮法(pF).它们之间的换算关系如下：1F=103 mF =106 uF =109 nF =1012 pF设计公式如下： C= KMN/T 其中：C-电容量； K-介电常数；M-丝网常数（内电极面积）N-设计层数；T-介质厚度（单位1mil=25.4um)电容量的设计值一般同实际值有一定的差距，主要是由于生产中材料不均匀和结构、工艺上的种种原因造成的，即使原来采用的材料是相同的，并采用了相同的结构、工艺、按设计要求制得的电容器的电容量也有一定的分散性。因此，我们规定了容量的允许偏差，即误差级别。 三、耐压的设计在材
11、料一定的情况下，一般由两个因数来决定。介质的厚度、内电极的结构。在实际设计生产中，我们一般也需要考虑客户的使用条件，即电容的工作环境。,7,生产工艺过程（配料） 一、配料配料即瓷浆制备，将一定量的瓷粉、粘合剂、甲苯、已醇等有机溶剂按一定的比例，通过球磨的方式使之混合均匀，形成具有一定电气性能和物理性能的陶瓷浆料，以供流延制膜之用。配料的关键之处有以下几点：1）每种瓷料的配制都必须严格按照工艺规定的配方来进行，各种材料的比例不能随意更改。2）配料各器具和操作夹具都必须是十分洁净，配料间的环境卫生也一般要求近乎无尘无杂。3）球磨时间和方式都必须合理，时间过长过短，球磨速度过快过慢都不利于瓷粉的分散
12、。4）各万分的含水量不能高于0.01%，因为水分的存在会使瓷浆流延时产生大量的气泡。浆料中各种材料成份的作用如下：粘合剂：使瓷粉分散均匀，其最理想的状态是将每一个瓷粉颗粒包围起来并粘结在一起。甲苯、乙醇：辅助瓷粉与粘合剂更好的混合。脱膜剂：能使膜片较为容易从钢带上拿起来。柔软剂：使膜片具有更好的柔软性，即可塑性。消泡剂：减少球磨过程中浆料所产生的气泡。浆料的常检指标就是浆料的粘度，其单位是时间/秒。,8,生产工艺过程（流延） 二、流延流延也就是将配制好的瓷浆注塑在一定的载体上，通过一定温度的干燥，形成一定厚度和宽度并具有一定强度和弹性的致密的陶瓷膜片。影响膜片质量最主要的因素有：针孔：膜片中如
13、有针孔存在，丝印时将会发生银浆渗透的现象，同时烧结后介质将留下相应的孔洞，这样将会大大降低介质的耐压性能和可可靠性气泡：膜片中如有气泡存在，丝印时同样会发生银浆渗透现象，同时气泡的存在一定程度上减少了膜片的厚度，这样会影响电容量的设计和电性能的可靠性。灰尘杂质：膜片如有灰尘杂质的存在，在丝印时会使介质的厚度减少，同时会影响瓷介的电气性能。,9,生产工艺过程（丝印） 三、丝印丝印就是将流延出来的膜片按工单设计要求叠压好保护层和夹层，再将内电极浆料印刷在陶瓷介质上，并按一定的错位方式叠合在一起，形成一个整体，即巴块。电容的内电极是用来贮存电荷的，因此内电极图形的平整性、连续性与结构等将直接影响电性
14、能与可靠性。因此，丝印对工艺卫生、生产设备的精度、员工的操作技能、质量意识有着十分高的要求。工艺卫生方面，因丝印是直接对电容的核心内电极进行操作，所以对现场操作员工的个人卫生、生产的大环境、原材料的洁净度要求都十分严格，不能有任何的尘埃与杂质。同时，丝印是印刷好内电极并将有内电极的介质叠合在一起，因此对设备的精度有较高的要求，印刷时上下电极正对位置不能有移位与偏斜，否则将直接影响电容的可靠性。丝网印刷出来内电极对芯片的性能有着至关重要的影响。银重与银层的光滑平整度是衡量内电极好坏的重要参数。银层偏厚、印刷不均匀会造成生产成本的提高，并且当芯片受电场作用时，内电极凹凸处会骤集过多的电荷而使内电极
15、击穿，或形成板电阻使内电极发热过多而烧坏。反之，如果银重过轻或电极印刷不清，则会直接影响电容器的容量，同时其损耗会增加。,10,生产工艺过程（层压） 四、层压层压就是使巴块在一定的温度和水压下均衡受压,从而使坯块的各层介质与内电极紧密接触，形成致密的坯块，使得高温烧结后瓷体致密性好，以防止巴块内部分层。影响层压质量的主要因素有：水温、水压与层压时间。这三者与层压质量并非成线性关系，而是有一最佳值。,11,生产工艺过程（切割、装体、排胶） 五、切割巴块的切割是一种高精度设备下的简单操作过程。其作用就是将整个巴块根据芯片内电极形状，即按照切割成一颗一颗的芯片。切割质量主要同机台、切割刀的质量、巴块
16、本身瓷料的硬度都有很大的关系。切割质量的好坏对芯片的外观尺寸有着直接的影响。芯片尺寸一致性的好坏主要影响测试与编带工序的操作。 六、装钵装钵的作用就是使芯片平整地排放于承烧板上，便于排胶与烧结。 七、排胶排胶可以说是排胶工序的前期，就是使生片中的有机胶体在一定的温度下缓慢地排放出去，以利于芯片中陶瓷粉体的高温烧结。影响芯片排胶的因素有以一几点：排胶时间、排胶的温度排胶曲线。不同规格容量可以有不同的排胶参数，其排胶参数的确定一般可以通过芯片的热失重分析得来。,12,生产工艺过程（烧结） 八、烧结烧结是电子瓷产品的一个关键工艺。它是指事先成型好的坯体，在高温作用下，经过一段时间而转变为瓷体的整个过
17、程。坯体通常是由直径约为数微米或更细的粉粒所组成。烧结温度通常为原料溶点的1/23/4倍。高温持续时间约为23小时或更长。烧成的瓷体通常都是机械强度高、脆性致密的多晶相结构体。在绕结过程中，瓷介一般会出现极少数的液相。液相的出现，除了润湿、包裹固体粉粒之外，还会由于表面张力的作用，会使固体粉粒更加拉近、靠拢，并填充固粒之间的空隙，从而有利于烧结。如果将同类无定形物质的小粒，通过烧结或软化的方式，使它们结合到一起时，则可得到“浑然一体”的、找不到内部分界面的物质。但是在烧结晶态粉粒时，即使气孔完全消失干净，也不能得到统一晶格结构的单晶，内部将保留下大量晶粒分界面。可见，在烧结过程中晶粒总是要长大
18、的。通常是相较粗的粉粒将扩张、长大，而较小的粉粒将缩小或消失。晶粒长大的结果使物系的总表面积及界面积下降，即物系的自由能降低、走向稳定（烧结是一种自由能下降的自持过程）。在烧结初期，由于粉粒的平均直径较小，特别是有很多细小的粉粒存在，故粉粒生长的速度是很快的。这时存在于坯体中的那些相对较粗的粉粒，事实上成了再结晶的中心。从这些中心向外延伸、扩展、吞并相邻的细粒，直到由不同中心扩展来的晶粒相遇时，可能形成一个暂时相对稳定的粒界。整个过程，我们称之为晶粒的长大，或更准确地把它叫做常规晶粒长大、一次晶粒长大、初次再结晶。由这种一次晶粒长大所形成的粒界，还会不会再移动要看是否满足粒界平衡的条件。第二维
19、的情况看，如果三个扩展的晶粒相遇，构成了共同的粒界，且彼此的界面夹角120，这种粒界将相对稳定下来，称为平衡粒界。其理由是：1）各粒界的界面能或表面张力都是相等的，在120 相遇的情况下，任何表面张力的合力都将与第三个表面张力相等且相反。故粒界将不再移动，处于相对稳定状态。2）如果从晶粒凸沿的表面活性看，彼此的夹角均为120，即其活性或稳定程度，均为各自相等。事实证明，绝大多数烧结良好的陶瓷，在显微镜下都可以观察到许多六边形的晶粒，以及大量120的粒界角。,13,对于片容器瓷的烧结，我们希望几十微米厚的陶瓷介质能够烧结成致密的介质层。所谓致密陶瓷，是指在烧结体中基本没有气孔，或者可以认为不含气
20、相而近乎理论密度的陶瓷。这类陶瓷，特别是产品比较薄的时候，通常都具有一定的透明度。一般常见的陶瓷只所以不透明，除了由于晶粒边界或个别夹杂物质散射光线之外，还有更主要的光线散射中心，乃是为数众多、分布极广、散射能力特别强的大小气孔。如果采用优良的烧结工艺，将这些气孔基本排除干净，陶瓷就有极高的致密度和相当好透光能力。陶瓷在常规的烧结过程中，时常会出现二次结晶，即晶粒异常长大的现象。二次晶粒长大是出现在烧结后期的一种晶粒过分增大现象。是少数较大的晶粒，靠消耗相邻已长成的较不晶粒而长大，与陶瓷致密化过程密切相关。二次晶粒长大又叫做二次结晶，即以大粒为中心，重新进行一次再结晶。这样发展下去的话，则粒愈
21、大、边数愈多、内角愈大，往外扩张的势头也愈大，尤其对于个别特别大的晶粒，将发展成一种难于控制的局面。如温度再提高一点，则这种现象将更为显著。因此，对于烧结工艺来说，烧结炉温、高温区保温时间和烧结气氛的控制显得尤为重要。陶瓷工件在烧结过程中，通常都有比较明显的收缩，可见坯体中有效密度不太的，如按烧结后坯体的线收缩为15%20%计，那么坯体的有效密度只约为50%70%，其余50%30%部分，均为气隙或有机粘合剂（强力膜大概为60%左右）。有机粘合剂在烧结前，即排胶工序已基本挥发掉。故可以认为在烧结过程中，按体积计，芯片必须排除掉约1/41/2的气态孔隙。随着烧结初期的颈部长大，气孔将从烧结中期管状
22、沟通状态，继续转变为烧结后期的孤立地存在于界面或多粒汇合结之间。在气孔缩小及消失的同时，粒界也不可能是绝对静止，当气孔量多而体积大的时候，可能把粒界暂时拖住，但当气孔消失到一定程度时，就可能跟随粒界而慢速移动，或随着细粒消失而进一步集中。,14,在日常生产中，有时因生产的特殊需要，巴块切割成芯片以后而不需经排胶工序，直接入高温烧结炉中进行烧结，即所谓的直烧。由坯体直至成瓷的烧结过程，存在着很大的排除气孔的工作量，整个排气过程，大致可以分为以下三个阶段：开孔排气阶段相当于烧结前排胶和烧结前期，所有气孔相互连通，气孔可以畅通排出，此时芯片的相对密度，通常还不大于85%。闭孔形成阶段相当于烧结中期向
23、后期过渡。开口气孔迅速下降，闭口气孔逐渐形成。气孔被逐步分隔并封闭于粒界之内，其时芯片相对密度可达90%95%之多。闭孔排气阶段进入烧结的后期，气孔已全封闭。根据不同情况，这些气孔可能存在于粒界之中，也可能存在于粒界之中，也可能存在于粒体之内，它们全都属闭口气孔。在直烧过程中，芯片排气的量大，因此，控制不好时常会发生分层的现象。故只有在特别情况下进行。综上所述，烧结的关键是炉膛内的温度与其均匀一致性，其次是烧结时气氛，烧结应在一个热动态平衡中进行，炉膛的空气应充分流动，使瓷体的晶相生长均匀与致密。,15,九、倒角倒角的作用就是通过芯片之间相互碰撞或芯片与其它硬质材料相互碰撞而使芯片的边角变得圆
24、滑钝化，使芯片端头与外电极有良好接触。倒角有两种基本方式：1）烧结以后倒角，即熟片倒角；现在一般小规格产品如0805、1206等一般采用熟片倒角。熟片倒角有两面种球磨方式，a:慢磨，这种方式芯片因碰撞而损失的程度比较小，但所用的时间比较长，效率低。 b:行星磨，即快磨，这种方式效率高，球磨时间短，但芯片受损伤程度大。2）排胶以前倒角，即生片倒角。一般大规格产品，如1812、2225、3035规格的产品常用生片倒角。,16,十、封端所谓封端即端头涂银，就是用端头浆料将电容器芯片两端分别包封，以便各平行内电极并联，形成外 电极。端头电极浆料金属银并不是以Ag的单分子物质存在，而是以的形式存在。端电
25、极浆料除了其主 要成份AgO之外，还包括部分有机溶剂（树脂）和部分下班体及其他有利于同陶瓷体相互溶的成份。有机 溶剂的作用就是使外电极浆料有一定的流动性可塑性；玻璃体与其他成份主要是通过陶瓷体内的玻璃体相 互溶的作用而使外电极很好地与陶瓷体相连接。浆料的贮存同内浆一样，也需要置于慢磨机上慢磨，以防止沉淀现象的发生。封端工艺的一般流程： 芯片装入橡胶板 芯片整平 机内浸浆 烘干 压出来浸银一端 第二面端 头整平 机内浸浆 烘干 卸片芯片的封端关键是浸银和烘干两个过程。浸银时如果银浆的粘度过小，那么会发生流挂的现象，这时 应加一部分粘的浆料调和或等一段时间使其自然挥发一部分溶剂；如果浆料过浓，则会
26、出现端电极过尖的 现象，此时应加稀释剂以调和。烘干是保证端头有一个初步定型与瓷体端头基本接触。烘箱的温度一般为230左右，如果温度过低，烘得不够干，则会在烧银的过程中出现端头开裂的现象。如果烘箱温度过高，则会使端头浆料出现部分氧化，影响端电极的质量。,17,十一、烧银烧银就是使封好端头的芯片放入760左右的烧银炉中，使AgO还原中单质的Ag，与内电极的银层形成一个整体； 同时浆料中的玻璃体熔化并渗入陶瓷中，与瓷介良好接触，从而形成致密的外电极端头。烧银的过程，其实就是一个还原过程，其形式如下：2AgO=2Ag+02因此，烧银时气流必须畅通，能够使AgO充分还原成Ag。如果AgO还原不够充分或者
27、温度偏高而过烧，则会出现端 电极与内电极接触不良的现象。这样就有容量分散，损耗增加的现象出现。,18,十二、电镀电镀就是在烧银好的芯片两端头的表面上，利用电镀的沉积法分别镀上第一层镍层和覆盖镍层的锡层。电镀的工艺过程如下：抛光 除油 漂洗 活化 漂洗 镀镍 回收 漂洗 预浸镀锡 回收 漂洗 中和 漂洗 中和 漂洗 水煮 吹干 分选 乙醇超声波清洗 吹干 烘干 检测 电镀最为关键的三个因素就是电镀液中各离子浓度和其PH值、电镀是流的大小以及振筛状态的监控。电镀过程，其实质就是一个电化学过程：Ni2+2e=NiSn2+2e=Ni因此，电流大小和电镀时间的长短的控制对于电镀工艺来说，显得尤为重要。电
28、流大小、时间过短就会使镀层不够连续与致密，从而影响端头的可焊性与耐焊性能。电流过大，时间过长，则会出现端头延伸现象。同时振筛振动不好，出现振动死角也会产生延伸的现象电镀一道工分复杂的工序，对各原料和各性能指标，有十分苛刻的要求。因此，每天都必须对电镀液的各离子参数进行检测，当电镀液浓度发生变化时，应及时添加相应的原料。比如槽液PH值偏大时，阴极会出现大量的析氢现象，所得镀层粗糙发黑色。当电流密度过高时，镀层会疏松发黑。,19,片式电容的一般电性能在交变电压的作用下，电容器并不是以单纯的电容器形式出现，它除了具有电容量以外，还存在一定的电感和电阻。在频率较低时，它们的影响很小可以不予考虑。随着工
29、作频率的提高，电感和电阻的影响不能忽视，严重时可能会使电容器失去作用。对于2类陶瓷介质的电容器，其电性能方面会具有一个特殊的现象就是老化。其具体原理如下：因为2类电容一般具有铁电特性，并呈现一个居里温度。介质在这个温度以上具有高度对称的立方晶体结构，而低于居里温度时，立方晶体结构的对称性降低，即使在单位体内这种状态的转变也是很明显的。在实际陶瓷通常被扩大到一个有限的温度范围之内，但在所有情况下，它是电容量/温度曲线上的某一个峰值。因此，对于此类电容器，存在一个老化现象。在热波动的影响下，在介质冷却至居里温度之后，在一段很长时间内，晶体点阵的离子会连续移动到势能较小的位置，这就引起了电容器的老化
30、现象。从此电容器的电容量不断减小。但如果将电容器加热至高于居里温度的某一个温度，则就会起到消除老化的作用，即通过老化而使电容量减小的部分恢复，而在电容器冷却时，会重新开始老化。为了避免老化的干扰作用，在某些试验前电容器应进行专门预处理。就是在上限温度下使电容器保持1小时，接着在试验用标准大气压及室温下保持24小时。对于片式电容器，我们一般常用其四个常数来测试其电性能。,20,电容量（C）电容量的大小表示电容器贮存电荷的能力，一般用HP电桥测试。两层平行金属极板中的陶瓷介质为什么能贮存电荷能？这是因为陶瓷介质具有一种特殊的物理特性：电极化（简称极化）。从电学角度来看一般导体，例如金属和电解质，其
31、原子和分子对周围电子的束缚力很小，我们称这些电子为自由电子（或叫自由电荷）。在电场作用下，自由电子将沿电场力的方向作定向运动，形成电流。但在陶瓷介质中，原子、分子中正负电荷却以其价健或离子健的形式存在，相互间强烈地束缚着，我们称之为束缚电荷。在电场的作用下，这些正负电荷只能作微观尺度上相对位移。在陶瓷介质中，由于电荷的相对位移，在原子、分子中就产生了感应偶极矩，我们称之为极化。在外电场的作用下，偶极分子将沿电场方向定向偏转，从而在陶瓷介质的表面形成相应的感应电荷。从而电荷就被贮存在电容器中。,21,一、电容量与温度的关系由以上温度特性可知，对于COG材质电容器，其容值基本不随温度的变化而变化；
32、对于X7R材质电容器大约在40时其容值最大，故在一般测试条件下其容值与温度成正比；对于Y5V材质电容器大约在13时其容值最大，在故在一般测试条件下其容值与温度成反比。,COG温度特性,X7R温度特性,Y5V温度特性,22,二、电容量与电压的关系,23,三、电容量与频率的关系 电容的固有频率f= 1、电容器的固有频率随着容值的增加而减少； 2、在达到其固有频率前，容值是随着频率的升高而增大； 3、电容的工作频率最好小于其固有频率的1/3； 4、在固有频率点电容不再是电容而是纯电阻（振荡电路）； 5、10PF-固有频率约1.5G-工作频率需小于500M10NF-固有频率约2M -工作频率需小于60
33、0K100NF-固有频率约几白K-工作频率需小于约200K,24,四、电容量与时间的关系,25,损耗（DF）在外加电压作用下，单位时间内因发热而消耗的能量，叫做电容器的损耗。理想的电容器把从电源中得到的能量，全部贮存在电容器的介质中，不发生任何形式的能量消耗。事实上电容器在外加电压作用下是要消耗能量的，介质漏电流，缓慢极化（电偶极矩在电场作用下发生偏转），气隙电离以及极板、引出端等金属部位的热量使电容器温度升高，造成电容器工作状态不稳定，加速电容器的老化。电容器的损耗由介质损耗和金属损耗两部分组成。在低频和中频电压作用下，陶瓷介质中的电偶极矩的偏转完全或部分能跟上电场的变化。因此，电容器中主要
34、存在介质的极化损耗和漏电损耗。在高频电压作用下，各种缓慢极化完全不及建立，此时极化损耗就很小，可以忽略，而电容器中的趋肤效应使金属部分的损耗电阻增加，因此金属损耗成了电容器损耗的主要形式。电容器的好坏并不能单以电容器消耗能量的多少来定论。因此，一般用电容器的损耗角正切来表示。电容器的损耗角正切是指在一定频率的正弦电压作用下，消耗在电阻上的有功功率和贮存在电容器中的无功功率的比值。因此，损耗是一个无单位的量，即：Tg=有功功率/无功功率低频、中频电压下-（介质中的电偶极矩的偏转完全或部分能跟上电场的变化）-极化损耗和漏电损耗高频电压下-（各种缓慢极化完全不及建立）-金属损耗,26,绝缘电阻（IR
35、）完全不导电的绝缘体是没有的，在电介质中通常或多或少存在正、负离子，这些离子在电场作用下定向迁移形成离子电流，我们称之为体内漏电流。通常，在电容器的表面，也会或多或少地存在正负离子，这些离子在外电场的作用下，会发生定向迁移，形成表面漏电流。因此，电容器的漏电流是陶瓷介质中体内漏电流与芯片表面的漏电流两部分组成。我们把加在介质两端的电压和漏电流之比称之为介质的绝缘电阻。R=U/I由上可知，电容器的绝缘电阻等于表面绝缘电阻与体内绝缘电阻相关联而成。因此，电容器的绝缘电阻除了同其本身所固有介质特性有关系外，同外界环境温度、湿度等有很大的关系。温度对绝缘电阻的影响主要表现在温度升高时，瓷介的自由离子增
36、多，漏电流急剧增加，介质绝缘电阻迅速降低。但防潮不好的小容量电容器表面漏电流较大，随着温度的升高，表面潮气蒸发，造成表面绝缘电阻上升。湿度对电容器的电性能影响较大，会由于表面吸潮使表面绝缘电阻下降。,27,耐电压（BWV）电容器的耐电压性能就是指电容器的陶瓷介质在工作状态中能够承受的最大电压，即击穿电压，也就是电容器的极限电压。电容器的标称电压即电容器的工作电压，标称电压一般是相对于直流来说的。而电容器的耐电压通常也是相对直流来说的，但是也有用交流来表示的。一般来说，电容器的标称电压远远低于其瓷介的耐电压。因为，在实际工作过程中，电容器除了两端时时要承受的直流电压外，另外常有脉冲交流电压存在，
37、而这个交流电压的峰值常常远远高出工作过程中的直流电压。因此，电容的标称电压远远低于芯片的耐电压。比如1206B102K500N其标称电压为50V，也就是其工作电压要低于50V，而实际上其耐电压直流可达1200V左右，交流可达500V左右。,28,可靠性试验及失效的基本分析 一、可靠性试验片式电容的电性能测试后，还有一项十分重要的工作就是片式电容的可靠性试验。可靠性试验检测标准是按照国标来进行的，一般需做以下几个试验：温度快速变化、稳态湿热、高压加速老化、低压加速老化、端电极结合强度、耐焊接热、温度特性TC等。 二、失效的基本分析片容失效一般是由介质击穿和银离子迁移造成的。 1、介质的击穿击穿分
38、为三种：热击穿、电击穿、局部放电。 （1）热击穿热击穿是由于介质内热不稳定过程所造成的。因为，介质的电导是随着温度升高而增大的，电导的增大又使介质发热更加严重。如果散热条件不好，介质中电流就由于加热作用而不稳定地上升，直至丧失绝缘性能，介质材料即遭到热破坏。 （2）电击穿电击穿的主要特征是：击穿场强较高。在一定温度范围内，介质击穿场强随温度升高而增大，或者变化不大。电击穿场强是反映固体介质承受电场作用能力的一种度量，是材料的特性常数之一，所以通常又称之为介质的耐电强度（耐电性能）。 （3）局部放电当介质中存在有气泡时，气泡中的局部电场强度达到气体或液体的击穿强度时，这部分气体或液体开始放电，使
39、介质发生不贯穿电极的局部击穿，这就是局部放电现象。 2、银离子的迁移在高温、高湿、强直流电场作用下，银离子容易迁移，这就是造成电容器失效的主要原因。,29,三、电容器在电路中的基本作用及常见的失效现象电容器因为具有“隔直通交”的特性，因此，在电路中一般用作耦合、旁路和滤波。与放大器或运放输入端相联电容器的为耦合电容器；与放大器或运放发射极相联的电容器为旁路电容器，两者以473和104电容为主。滤波以主频产品为主。电容器在线路中常见的失效现象有：低频产品漏电（绝缘低）和高频产品损耗高及频率特性关。另外是芯片的机械强度低，容易断片。,30,标签问题对于标签,如客户未提出任何要求,一律用带有风华标志
40、的新版条形码标签(内容如下);如客户提出要求的按客户要求打印.标签内容解释如下:CUSTOMER P/N:客户的型号规格SUPPLIER CODE:供应商代码P/N:产品型号规格QTY:数量LOT:产品批号CAP:产品容量DATE:日期INSP NO:标签序列号,31,纸带问题 纸带卷盘结构 PAPER TAPING,32,0402纸带编带尺寸大小,33,0603，0805，1206常规尺寸产品的纸带尺寸,B,F,G,H,34,产品尺寸（厚度代码）所用纸带 厚度代码,0: T0.55 1: 0.550.64 2: 0.650.74 3: 0.750.87(B料）0.750.84(NPO、Y5V
41、料） 4: 0.880.94 (B料）0.850.94 (NPO、Y5V料） 5: 0.951.14 6: 1.151.34 7: 1.351.54 8: T1.54,NPO: 101 2厚度（0.650.74）101 3厚度（0.750.84） B料：3厚度（0.750.87) Y料： 104 2厚度（0.650.74） 104 3厚度（0.750.84） 生产： NPO：0.700.1 B 料： 0.850.15 Y 料： 0.700.15,面胶拉力：0.150.6N,35,常见问题分析,36,37,38,39,断裂问题,电子线路功能故障,贴片电容断裂（C或漏电）,片容加工过程中应力冲击导
42、致断裂,热应力,片容焊接工艺,预热,最高焊接温度过高 （例如电烙铁焊接等）,机械应力,分板时的应力,特殊位置固有应力,PCB板材质、尺寸、厚度,片容与分板槽的距离与摆放,片容本身脆性,增加片容厚度（适用0805及以上规格的非高宽一致型电容）,片容制作工艺上的优化改进,更换电容制作陶瓷粉料,调整内部设计，使内电极均匀分布,40,PCB板设计 1、垫板的设计 当电容器被安装在PC板上后，所使用的焊料的量（焊盘的大小）会直接影响电容器的性能。因此在设计焊盘时必须考虑到以下几点： （1）所用焊料的量的大小会影响芯片抗机械应力的能力，从而可能导致电容器破碎或开裂。因此在设计基板时，必须慎重考虑焊盘的大小
43、和配置，这些对组成基板的焊料的量有着决定的作用。下图表为所推荐使用的垫板以防止过量的焊料量(基板较大时会超出元件的端头)（2） 推荐使用于波峰焊接的焊盘尺寸（单位：mm） 推荐用于回流焊接的焊盘尺寸（单位：mm）,C,B,A,B,Chip capacitor,Solder-resist,Land pattern,41,2）如果不止一个元件被连续焊接在同一基板或焊盘上时，焊盘的设计应可以使每个元件的焊接点被阻焊区隔离开。,42,2、基板配置 （电容器在仪器（分割）PC板上的安装设计）1）将电容器安装在板上之后，芯片将承受在下一加工过程中产生的机械应力（PCB的切割，板的检验、其它部件的安装，装配
44、到底盘、波峰焊接回流焊板，等）。出于这个原因，在设计焊盘和SMD电容器的位置时，应注意考虑将应力减到最低点。,下图示为电容器在PC板上布局好坏的例子： PC板弯曲变形时产生应力, 应将电容器安装在PC板上的受影响最小的位置。,将电容器安装在切割PC板上时，电容器所受机械应力的大小由电容器的布局而定。以下为推荐使用的布局方式：,板沿着接缝孔切割开时，电容器所受机械应力的大小因使用的方法不同而不同。以下方法按应力从小到大进行排列：推板、割裂、V形凹槽、接缝孔。因此，任何理想的SMD电容器的布局必须考虑到PC板的分割方法。,43,自动安装应考虑到的问题如果吸拾管降低的位置超过最低限位，就会对电容器产
45、生过大的压力，从而导致电容器破裂。为了避免上述现象的发生，在降低吸拾管时，要注意以下各点：1、在校正PC板的偏差后，应将吸拾管的低限位调节到PC板的表面水平位置。2、吸拾压力应调节至1到3N之间。 3、为了减少吸拾管冲击力导致PC板的变形程度，支撑钉应放在PC板的下方。下图有吸拾管安装较好的例子。,如果对位钉磨损，吸管的调整会致使电容器受到机械应力的冲击而缺口或开裂。为了避免这种现象的发生，在对处于停止状态下对位钉间宽度和支撑钉进行定期的检查、维修、检验和更换。,44,45,46,47,48,49,焊接问题定义：通过加热焊膏使其熔化把分立元件（如电容、电阻、电感、二三极管、场效应管）与焊盘连接
46、在一起的过程。焊接方式：热风回流焊接（再流焊）、波峰焊接、手工烙铁焊接常用的焊接工具有：电烙铁，热风焊台，锡炉，BGA焊机 焊接辅料：焊锡丝，松香，吸锡枪，焊膏，编织线等。,几种常见的无铅焊料：,51,电烙铁焊接:定义利用电烙铁加热的原理使元器件与焊盘焊接在一起。用途主要用于焊接模拟电路的分立元件，如电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等，也可用于焊接尺寸较小的QFP封装的集成块，当然我们也可以用它来焊接CPU断针，还可以给PCB板补线，如果显卡或内存的金手指坏了，也可以用电烙铁修补。电烙铁的加热芯实际上是绕了很多圈的电阻丝，电阻的长度或它所选用的材料不同，功率也就不同，普通的维修电子产
47、品的烙铁一般选用20W-50W。有些高档烙铁作成了恒温烙铁，且温度可以调节，内部有自动温度控制电路，以保持温度恒定，这种烙铁的使用性能要更好些，但价格一般较贵，是普通烙铁的十几甚至几十倍。 拆除或焊接电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管时，可以在元件的引脚上涂一些焊锡，这样可以更好地使热量传递过去，等元件的所有引脚都熔化时就可以取下来或焊上去了。焊时注意温度较高时，熔化后迅速抬起烙铁头，则焊点光滑，但如温度太高，则易损坏焊盘或元件。贴片式元器件的拆卸、焊接宜选用200280调温式尖头烙铁。贴片式电阻器、电容器的基片大多采用陶瓷材料制作，这种材料受碰撞易破裂，因此在拆卸、焊接时应掌握控温、预热、轻触等技巧。控温是指焊接温度应控制在200250左右。预热指将待焊接的元件先放在100左右的环境里预热12分钟，防止元件突然受热膨胀损坏。轻触是指操作时烙铁头应先对印制板的焊点或导带加热，尽量不要碰到元件。另外还要控制每次焊接时间在3秒钟左右，焊接完毕后让电路板在常温下自然冷却。,
