陶瓷電容器作為一種基礎(chǔ)被動元器件，是現(xiàn)代電子工業(yè)中重要的一員。其中，片式多層陶瓷電容器（MLCC）因其耐高溫、耐高壓、體積小、電容量范圍寬等特點，占據(jù)了超過九成的陶瓷電容器市場，廣泛應(yīng)用于消費電子行業(yè)，包括家電、通訊、汽車電子、新能源、工控等應(yīng)用領(lǐng)域。

使用國產(chǎn)高性能掃描電鏡可以輔助完成對MLCC的失效分析，通過微觀形貌找到失效起源，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)產(chǎn)品的高可靠性目標(biāo)。

國產(chǎn)高性能掃描電鏡在MLCC中的應(yīng)用

MLCC由內(nèi)電極、陶瓷介質(zhì)和端電極三部分組成，如下圖所示。

MLCC結(jié)構(gòu)示意圖

隨著下游電子產(chǎn)品市場需求的不斷更新，MLCC產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢也轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>“五高一小”。即高容量化、高頻化、耐高溫、耐高壓、高可靠性以及小型化。小型化意味著需要使用更小尺寸、更均勻的陶瓷粉體，材料的微觀組織結(jié)構(gòu)決定了最終性能，使用掃描電子顯微鏡表征陶瓷粉體的顯微結(jié)構(gòu)，包括顆粒形貌、粒度均勻性和晶粒尺寸，可以幫助制備工藝的不斷提升。

掃描電鏡下不同類型的鈦酸鋇陶瓷粉末/25kV/ETD

掃描電鏡下不同類型的鈦酸鋇陶瓷粉末/1kV/Inlens

高可靠性意味著需要對失效機理有更深刻的認(rèn)識，因此進(jìn)行失效分析是必要的。而MLCC失效的根本原因是其外部或內(nèi)部存在如開裂、孔洞、分層等各種微觀缺陷。這些缺陷會直接影響到MLCC產(chǎn)品的電性能和可靠性，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴(yán)重的隱患。使用掃描電鏡可以輔助完成對電容產(chǎn)品的失效分析，通過微觀形貌找到失效起源，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的高可靠性目標(biāo)。

MLCC的內(nèi)部是多層結(jié)構(gòu)，每一層陶瓷是否有缺陷、多層陶瓷的厚度是否均勻、電極是否覆蓋均勻，這些都會影響器件的壽命。使用掃描電鏡觀察MLCC內(nèi)部多層結(jié)構(gòu)或?qū)ζ鋬?nèi)部失效進(jìn)行分析時，常常需要對樣品進(jìn)行一系列的前處理后才能夠進(jìn)行測試。包括樹脂包埋、機械研磨、鍍膜儀導(dǎo)電處理等，也可以使用離子研磨儀做進(jìn)一步的精加工處理。下圖是使用國產(chǎn)鎢燈絲掃描電鏡拍攝的MLCC內(nèi)部截面的微觀形貌。由圖可見，陶瓷介質(zhì)層的分層可能是導(dǎo)致器件失效的原因。 

MLCC截面/15kV/BSED

MLCC截面/20kV/BSED

近年來，隨著消費電子、通信設(shè)備及汽車等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對MLCC的需求量迎來新一輪增長，在當(dāng)下全球科技競爭日趨激烈的形勢下，國產(chǎn)MLCC廠商迎來關(guān)鍵的國產(chǎn)替代機遇。使用國產(chǎn)高性能掃描電鏡表征MLCC的相關(guān)形貌和成分均勻性，將助力MLCC廠商高可靠性的持續(xù)發(fā)展。

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