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技術(shù)交流，希望對電路設(shè)計(jì)工程師的工作有用！

直流偏壓特性能問題并不源于自發(fā)極化，而是源于自發(fā)極化的反轉(zhuǎn)。當(dāng)自發(fā)極化在沒有電壓應(yīng)力（直流偏壓）下反轉(zhuǎn)時(shí)，MLCC獲得高的容量值。然而，如果外部電場作用在自化極化過程時(shí)，自發(fā)極化就會(huì)變得很因難。因此，容量值比沒加上直流偏壓時(shí)會(huì)低很多。這就是當(dāng)直流偏壓作用下為什么容量值下降的原因，術(shù)語就叫做直流偏壓特性。比自發(fā)極化更不為人所知的是在MLCC鐵電陶瓷中的這個(gè)獨(dú)特直流偏壓現(xiàn)象，它常常給習(xí)慣于使用鉭和電解電容器的設(shè)計(jì)工程師帶來驚奇。電解電容器是非鐵電性的低介電常數(shù)材料，它們的容量值是通過非常高的正對面積和納米級介質(zhì)厚度獲得的，其容量值與作用電壓無關(guān)。圖4展示的是在常溫下不同溫度特性類型的MLCC直流偏壓特性。溫度補(bǔ)償型（COG、U2J等）的主要元件是順電性陶瓷，容量值不會(huì)隨直流偏壓的變化而變化。相應(yīng)地，高介電常數(shù)BaTiO3系陶瓷（X7R、X5R等）的容量值在直流偏壓下會(huì)下降。 圖4容量值-直流DC偏壓特性[圖片] 

 BaTiO3系陶瓷是微晶集合體（多晶體）有亞微米直徑，如圖3所示。這些微晶叫做晶粒，晶體結(jié)構(gòu)是整齊排列的。溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，這些晶粒被隨機(jī)的分割為很多方向的疇。在每個(gè)疇內(nèi)，晶軸方向是一致的，它就是我們所知的自發(fā)極化。 當(dāng)BaTiO3系陶瓷加熱到居里點(diǎn)以上時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)從四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较唷Ｗ园l(fā)極化疇隨之消失。當(dāng)冷卻到居里溫度以下時(shí)，反過來，立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较啵瑫r(shí)晶粒受到周圍的擠壓產(chǎn)生應(yīng)力。在這溫度點(diǎn)上，晶粒中的幾個(gè)小疇會(huì)出現(xiàn)，每個(gè)疇的自發(fā)極化可以很易被低的電場反轉(zhuǎn)。由于相對介電常駐與每單位體積的自發(fā)極化相對應(yīng)，因而可測得很高的容量值。 圖3 BaTiO3系陶瓷的微結(jié)構(gòu)[圖片] 

不知曾被貼片電容那類問題困擾過,現(xiàn)在是否已解決了?

多層片式陶瓷電容器MLCC（貼片電容）的裂紋及其產(chǎn)生原因已探討多年，存在裂紋的電容往往表現(xiàn)為漏電流上升、間斷性的開路或短路，亦有表現(xiàn)為無不良質(zhì)量的情況，常見的通電后擊穿現(xiàn)象大多是裂紋原因。某些時(shí)候在某些應(yīng)用場合和能量條件，這些缺陷會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性失效。事實(shí)上裂紋會(huì)發(fā)生在SMT表面貼裝過程中的元件拾放、焊接和焊接后手工分拆裝配過程，掌握應(yīng)用裝配過程和最終產(chǎn)品組成對避免裂紋是非常必要的。過去二十年，主要工作是改變電容發(fā)生裂紋的情形，改良的SMT吸拾、放置和裝配，事實(shí)上已切斷了引起裂紋的的源頭。隨著機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)人員明顯感受到電容裂紋的嚴(yán)重性，并把它從其中一個(gè)源頭上消除。上板時(shí)焊接條件不當(dāng)是MLCC裂紋產(chǎn)生的重要原因。陶瓷貼片電容（MLCC）陶瓷和金屬的結(jié)合體。陶瓷體部分熱傳導(dǎo)性極差，受到急冷和急熱的情況下，陶瓷體容易產(chǎn)生宏觀裂紋。金屬內(nèi)電極部分的熱傳導(dǎo)性很好，熱膨脹系數(shù)較大，在受熱的情況下，金屬部分和陶瓷部分存在一定程度膨脹不一致的情況，從而出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，容易造成瓷體微裂紋。大尺寸MLCC現(xiàn)況更為明顯。所以在焊接時(shí)需要特別注意以下幾點(diǎn)：預(yù)熱時(shí)間要充分、預(yù)熱溫度盡量高、焊接溫度盡量低。波峰焊設(shè)備的制造商和用戶現(xiàn)在能更好地掌控產(chǎn)生熱沖擊的源頭，大部分的波峰焊機(jī)器具有足夠的預(yù)熱控制且已經(jīng)把裂紋源頭最小化（除大規(guī)格尺寸外，如1812（4525）以上，或是厚型產(chǎn)品，厚度大于1.25mm）。但近年來伴隨我們的是PCB板彎曲引起的電容裂紋，在焊接后手工分板過程和測試、裝配過程，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)和生產(chǎn)商現(xiàn)有的彎曲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是以前為引線型陶瓷電容做的，但PCB彎曲度或撓度經(jīng)常超出片式電容器的承受范圍。今天同過去一樣，板彎曲是引起電容裂紋的最主要原因，設(shè)計(jì)者必須理解PWB（印刷電路板）設(shè)計(jì)是如何影響裝配和可靠性的。片式陶瓷電容必須與易彎曲部分隔離，諸如板角、板邊、連接器，大體積元件如電感（變壓器）和安裝孔。JIS-C-6429和CECC32100中抗彎曲試驗(yàn)用于評測片式電容端頭到瓷體的性能。該測試標(biāo)準(zhǔn)下，一塊厚1.6mm的測試板，長90mm，電容通過回流焊，焊接后板中心平行于長軸，背面的沖頂力以1mm/second的速度施加，通過連續(xù)測試容量監(jiān)控用于觀測是否發(fā)現(xiàn)缺陷和容量下降。很難克服PCB向下彎曲問題，因?yàn)楣潭▕A具難以保證PCB板不彎，此外在PWB上芯片端頭周圍位置也是不連續(xù)的。在PCB設(shè)計(jì)過程中應(yīng)做一些調(diào)整去減少彎曲裂紋。              PCB彎曲引起的電容裂紋

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對大規(guī)格或厚型產(chǎn)品，焊接方式不同瓷體內(nèi)外溫差不周，其熱裂紋發(fā)生的機(jī)率也不同。這類熱裂紋有時(shí)是微裂紋，很難發(fā)現(xiàn)，甚至有時(shí)通電使用一段時(shí)間后才會(huì)擊穿失效。

近兩年接到不良反饋，大部分是手工分板時(shí)彎曲應(yīng)力引起電容微紋導(dǎo)致通電失效。不良率一般1~3%，嚴(yán)重的達(dá)10%.

這樣的焊接條件確是容易產(chǎn)生電容熱裂紋的，尤其是X7R類多層片式陶瓷電容。