セラミックコンデンサの断面

多数のセラミックコンデンサの故障解析を試みています。

アプリケーションの簡単な説明：

10 220 µFセラミックコンデンサ1210パッケージは、3.6 Vバッテリーと並列に配置されます。MCUは定期的に（1分間に最大1回）起動し、電流を引き込みます（数ミリ秒で最大ピーク10〜15 mA）。超低電力スリープに戻るまでの合計時間は130ミリ秒です。コンデンサは、1.6 V（MCUの最小供給電圧）を下回らずにこれをカバーするのに十分なエネルギーを保持することになっています。

動作温度が低く、バッテリーが供給できないため、これが必要です。MCUがスリープしている間、バッテリーにはコンデンサを再充電するのに十分な時間があります。

コンデンサの短絡が疑われます。なぜなら：

• 一部のPCBでバッテリーがすぐに消耗しました
• 私が読んだことから、特に大きなパッケージのセラミックコンデンサは、機械的ストレスに敏感で、割れてショートを引き起こす可能性があります

これを自分で確認するために、断面図を作成しようとしましたが、見ているものを理解するのに苦労しています。

断面の作成方法：

• dremelを使用して、コンデンサーが配置されているPCBのコーナーを切断しました
• 取り扱いを容易にするために、エポキシ接着剤で切断されたPCBを成形しました
• ダイアモンド丸鋸刃を使用して、コンデンサーのほぼ中央に断面を作成しました（縦方向）
• 1ミクロンまでの湿式研磨と研磨

これを2つのPCBで繰り返しました。

隣同士に3つのコンデンサがあります。

ここでは、コンデンサの色の違いを見ることができます。右上と下中央はより暗い色です。しかし、ご覧の通り、同じ位置ではありません。

すべての画像を追加するのに十分な担当者がいません。すべての画像へのリンクをコメントします。誰かが画像を編集して投稿に追加できれば幸いです。

濃い色のもの（右上、中央下）はこのように見えます。

セラミックコンデンサの外観はほとんど私が期待していたものです。少なくとも、ある種の階層化を見ることができます。しかし、私が期待したように、レイヤーはしっかりしていません。これは、研削と研磨によって引き起こされる損傷ですか？

層間の距離は2 µmです。

明るい色のものは次のようになります。

これは何ですか？！たとえば、高電流により、このように層が一緒に溶けますか？または、これは私の研磨と研磨によって引き起こされる可能性がありますか？

ここでは、はんだの中に気泡が見られます。しかし、底に近いギャップは、機械的ストレスによって引き起こされる損傷でしょうか？

後でコンデンサーを少し磨いてみました。見た目はまったく同じです。奇妙な波状および/または壊れた層が研削と研磨によって引き起こされていた場合、私は特性が変化したと予想します。たとえば、波状のものは、代わりにレイヤーが途切れてしまい、逆もまた同様です。

使用されている正確なコンデンサは太陽誘電JMK325ABJ227MM-Tです。

研磨/研磨がかなりうまく行われているように見えます（より細心の注意を払って傷を減らすことができます）。あなたはコンデンサの断面の正確で損傷のない画像を見ています。

「暗い」画像は、多かれ少なかれ、電極の面を横切ってカットされたコンデンサから見たものです。より暗いセラミックマトリックス内の金属電極。低い値のコンデンサの場合、太い平行線が表示されると思いますが、線がわずかに波打って壊れているのは大きな驚きではありません。これは、小さなパッケージで非常に高い静電容量を得るために彼らが行った特別なステップの結果であると期待しています。おそらく平面ではなくグリッド電極の組み合わせ、および層を構築した後、層を薄くするために最終焼成の前にセラミックを押しつぶす/形成する。

「淡い」画像は、電極面に平行に切断されたコンデンサに期待するものです。金属組織研磨機を使用したと仮定すると（そのように見えます）、断面は平らですが、電極は平らではありません。そのため、電極が断面を横切る輪郭のような特徴が得られます。

これらの画像に漏れがあるとは思わないでしょう。見るべき他の場所：

• 予想される抵抗については、データシートを確認してください。思ったほど高いですか？データシートで指定されている条件を確認し、環境が悪化する可能性があるかどうかを確認します。
• 新しいコンデンサのバッチをチェックして、抵抗値を確認します
• 保証書に記載されている一連のコンデンサを調べて、静電容量または抵抗が変化したかどうかを確認します。
• 組み立てる前にPCBの抵抗を測定します（素晴らしく、高くなければなりません）
• 完成したPCB（多分sans MCU）の抵抗を測定します。十分に洗浄されておらず、抵抗を減らす可能性のあるフラックスの証拠を探します。

この演習の目的は、問題のないコンデンサを供給することだと思います。

膨大な数のものを購入するので、メーカーに聞いてもらうために購入の影響力がある場合を除き、コンデンサを物理的に分析しても、良い部品を入手できる道を歩むことはできません。何が間違っているのか、メーカーのプロセスをどのように変更するのかを確認してください。

まず、すべての異なるコンデンサの製造元を特定します。次に、それぞれから適切なコンデンサのサンプルをいくつか購入します。はんだ付けする前に漏れを測定します。ボードにはんだ付けし、漏れを再測定します。これらのテストの結果、購入してもよい、または購入すべきでない特定の部品番号を特定します。その後、適切な部品番号に固執します。

警告、漏れ測定はうまく行うのが難しく、十分な時間待って、DMMやアンプの入力電流などの寄生電流をチェックし、表面の汚染物質が基板を漏れさせないようにします。

220uFは、多くの SMDコンデンサ用。より多くの部品を使用することを意味する場合でも、極端な静電容量/体積比を使用すると、より良い結果が得られる場合があります。メーカーは、異なるC / V比に対して異なるセラミックを使用しているため、購入した特定のサイズ比での容量のために漏れが犠牲になっている場合があります。Y5UなどX7R、などの指定がないことに注意しませセラミック、だけで温度係数と寛容の仕様を識別します。彼らはボルトコ（高C / V比セラミックの非常に悪い機能）を特定せず、漏れ仕様も特定しません。