應用報告 | 國儀量子掃描電鏡在MLCC中的應用（文末有福利）

2023-10-12 16:57:57 106閱讀次數

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陶瓷電容器作為一種基礎被動元器件，是現代電子工業中不可或缺的一員。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，占據了超過九成的陶瓷電容器市場，廣泛應用于消費電子行業，包括家電、通訊、汽車電子、新能源、工控等應用領域。

使用國儀量子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，優化生產工藝，實現產品的高可靠性目標。

國儀量子掃描電鏡在MLCC中的應用

MLCC由內電極、陶瓷介質和端電極三部分組成，如下圖所示。

MLCC結構示意圖

隨著下游電子產品市場需求的不斷更新，MLCC產品的技術發展趨勢也轉變為“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，材料的微觀組織結構決定了Z 終性能，使用掃描電子顯微鏡表征陶瓷粉體的顯微結構，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。

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掃描電鏡下不同類型的鈦酸鋇陶瓷粉末/25kV/ETD

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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識，因此進行失效分析是不可或缺的。而MLCC失效的根本原因是其外部或內部存在如開裂、孔洞、分層等各種微觀缺陷。這些缺陷會直接影響到MLCC產品的電性能和可靠性，給產品質量帶來嚴重的隱患。使用掃描電鏡可以輔助完成對電容產品的失效分析，通過微觀形貌找到失效起源，優化生產工藝，Z 終實現產品的高可靠性目標。

MLCC的內部是多層結構，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內部多層結構或對其內部失效進行分析時，常常需要對樣品進行一系列的前處理后才能夠進行測試。包括樹脂包埋、機械研磨、鍍膜儀導電處理等，也可以使用離子研磨儀做進一步的精加工處理。下圖是使用國儀量子鎢燈絲掃描電鏡SEM3200拍攝的MLCC內部截面的微觀形貌。由圖可見，陶瓷介質層的分層可能是導致器件失效的原因。

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MLCC截面/15kV/BSED

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MLCC截面/20kV/BSED

近年來，隨著消費電子、通信設備及汽車等行業的蓬勃發展，對MLCC的需求量迎來新一輪增長，在當下全球科技競爭日趨激烈的形勢下，國產MLCC廠商迎來關鍵的國產替代機遇。使用國儀量子掃描電鏡表征MLCC的相關形貌和成分均勻性，將助力MLCC廠商高可靠性的持續發展。

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國儀量子電子顯微鏡全景圖

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