电容有质量问题?为何测量MLCC电容容量偏低超出范围,但加热后就恢复正常?聊聊电容的“去老化”!

原创 阿昆谈DFM 2025-04-02 21:10

    前两天群里有人问了个这个问题,说电容测试不在范围内。


    至于“允收” 有没有影响,这当然要结合电路设计及内部质量管理要求等综合因素来看。但这个不是我关心的话题,我关心的是下面的问题:


就是为什么测量会偏低?到底是电容本身质量有问题,还是测量方法、测量设备有问题?

我最早就是做来料检验,检验过无数电容了,好多问题也遇到过,他说的这个问题那自然不用说了,我就让他去试下我说的方法。    


为什么我会这样说呢,我来说下我10多年前的经历吧:

以前我们在来料检验阶段测试电容时(MLCC),发现容量有偏差时,比如±20%范围测试下来实际在-30%,这个时候一般第一步先是排查掉是不是测量工具及规范操作问题。

电桥仪器

在电桥本身没问题的情况下,比较需要注意的是电桥“清零”操作了,还有测试频率、电平的选择也按要求选择,这些基本规范都做到了,如果反复测试还是发现容量偏低,那就可能不是设备问题。    

因为我们在检验中还会给电容施加电压来老化测试电容,包括还要测试一些耐焊性,这就不避免的要用烙铁来焊接电容。

用于焊接电容方便加电老化的电路板

          

 

用烙铁将电容焊盘在老化板的焊盘上测试耐焊性以及方便加电老化

奇怪的是我们发现使用烙铁焊接后,重新再用电桥测量,容量居然奇迹的回到正常范围了,而且在后面的几天反复测试,都是正常。

再后面的检验工作中,有时还是会遇到同样的问题,我们后面就不用烙铁焊,而是把他们放在小型回流焊里进行加热,再重新测试,结果不出所料,容量也是从低变高,恢复到正常了。

至此,我们可以判断恢复的原因是因为电容被加热了,内部发生了变化导致。    

MLCC陶瓷电容

后面我们就发现了,MLCC电容中,特别容易出现这种容量偏低超出范围的都是一些相对大的容量电容,比如22uF、10uF、1uF,在我印象中最容易出现这种偏低问题的是10uF的居多(可能是这个容量来的多)。

当时我们对这种现象也搞不明白,我们一直认为可能是某批电容出现异常,直到后面,我们才了解到,这种现象,实际叫电容的”去老化“,也叫退火。

电容的”去老化“是什么意思,先用AI来了解一下:    

MLCC(多层陶瓷电容器)的“去老化”是指通过特定处理消除或减小陶瓷材料老化效应,恢复其电容性能的过程。

    

总结    

去老化是通过热处理暂时“重置”陶瓷电容的老化状态,但并非永久性修复。设计电路时需预留老化余量,或选用抗老化材料(如C0G)。

从上面可以看出,一般是因为y5v、x7r的电容材质有铁电性,导致晶体结构会随时间变化,导致电容值下降。通过加热高温时,铁电畴重新随机排列,解除了老化带来的极化定向。电容在回流焊的温度也,也会自动实现去老化。

下面再看看三星电容关于”去老化“的资料    

    

什么是电容的去老化

    翻译:

   电容上的去老化是什么?

    高介电常数型陶瓷电容器(其典型的主要材料为钛酸钡,温度特性为X5R、X7R.Y5V等)的电容容量往往随着时间的推移而减小。这种特性被称为电容老化。电容老化是一种独特的方法

      铁电陶瓷的自发极化现象。当一个陶瓷电容器被加热到居里点以上(晶体结构变化和自发极化消失的温度(大约150°C))和向左输出的负载,直到它冷却到居里点以下。随着时间的推移,自发极化的反转变得更加困难,其结果是电容随时间的减小。

       这种现象不仅在村田产品中观察到,而且一般在高介电常数型(batio3)陶瓷电容器中观察到。附件中附有一些有关电容老化的公共标准(单片陶瓷电容器:IEC384-10附录B等)。当由于老化而导致电容下降的陶瓷电容器被重新加热到居里点以上并允许冷却时,电容恢复。这被称为去衰老,在去衰老后,正常的衰老过程就会重新开始。

    

上图说,一般温度在130℃的时候,可以把电容值恢复,在一般的回流焊接中,在测试中发现容量偏低的电容就自动恢复了。

后话    

    听说三星电容从韩国来到国内都是散装一大桶一大桶的,然后在国内重新编带包装,从韩国到国内编好带,可能整个时间已经达到半年一年以上了,所以实际客户看到盘装上的时间不一定是电容生产出来的真实时间,可能更久。当然这只是听说和大家分享一下,有清楚的朋友可以留言聊一聊。

      不知道大家看完今天的文章是不是对电容的”去老化“开始了解,来料检验的时候对MLCC电容容量不在范围的问题也知道如何判定了。   

      大家可以针对MLCC电容的”去老化“,”退火“甚至上面的包装时间问题来评论留言讨论!    

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