LED中MLCC漏电失效分析
黎清乐
[摘 要]在时代与科技的不断发展下，有关MLCC的研究层出不穷，其中对MLCC击穿原因的探究更是备受关注，在本文中主要从MLCC的内部结构分析，对引发电场畸变与电流分布不均匀的原因展开论述，并采取高斯定理论证其结果，进而对MLCC容易发生电压击穿的部位进行指明。
[关键词]MLCC；电子技术；电场畸变；击穿
中图分类号：TN607 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0252-01
众所周知，现阶段在时代的不断发展下，MLCC逐渐发展成为了世界上用量最大且发展速度最快的片式元件，在诸多行业中得到广泛应用，比如家用电器、通信设备等，正是因为该元件的应用范围广泛，所以在整体运行中容易发生MLCC击穿现象，严重影响了应用效果。为进一步改善这一现象，探究MLCC击穿的原因，则需要从多个角度展开分析与讨论，比如材料制作、生产工艺等，故此本篇文章建立在他人研究基础之上，对部分观点给予全新的理论，对MLCC击穿原因论述，为日后生产与应用提供帮助。
一、MLCC的基本结构
MLCC主要有三部分组成，包括外电极、内电极、陶瓷介质，一般而言之，在MLCC的内部出现交替堆叠的现象，最具代表性的便是金属电极层与陶瓷介质层，然而从另外一个角度分析，在统一金属内电极层中，假如其中的某一端与外电极相互联系，那么另外的一端则会在陶瓷介质之中，是无法与外电极相互连接的。还有一点便是通常两个相邻的金属内电极与陶瓷介质组合在一起的时候能够形成并联的平板电容器，这种设计比较精妙，在连续自动化生产中效果明显，且根据相关实践研究表明，这种模式还能够提升单位体积的电容量。然而从另外一个角度分析，正是因为MLCC的结构特点，所以边缘电场容易发生畸变，严重时还会导致金属电极的电流分布呈现出不均匀的现象。假如产生这种现象的原因来自材料与加工，后期则会在材料方面产生击穿，无法发挥MLCC的作用，甚至丧失其作用与价值。
二、MLCC的击穿
要想了解MLCC的击穿原因，首要任务便是对击穿模式加以分析，现阶段MLCC击穿模式主要包括两种，其一是电压击穿，其二是电流击穿，从基本属性上分析，电压击穿与电流击穿的规律是不同的，物理过程也不相同，两者之间存在差异，当然，在近几年的研究中还存在其它击穿模式，但是几率较小，比如电力击穿，主要是因为介质层比较薄，容量比较大所引发的。
（一）电压击穿
从物理属性角度分析，所谓的电压击穿主要是指在电场作用下电容器突然发生的击穿为电压击穿，电压击穿发生的原理则是在电容介质中因为自由电子受到强电场的作用与影响，会与中性分子发生碰撞，这样则会形成新的自由电子，尤其在电离中往往会导致电子流的发生，从而引发击穿。电压击穿发生期间温度不高、介质损耗小，内部结构均匀，但是后期研究发生电压击穿与温度、时间没有关系，反而与微观结构、介质厚度、电极面积相关联。从另外一个角度分析，导致MLCC发生击穿的原因不仅包括以下几点，还与边缘电场畸变有着密切的联系，其中电场的分布图见图1.在A、B两点的左侧，所临近的两个金属电极处于平行状态的时候可以看做最为基础的平板电容器结构；在A、B两点的右侧，上面的为短电极，在A点的时候金属电极层便会发生阻断，是无法与外电极相互关联的，正是这种不完善的结构才会导致电场发生畸变。如果按照图2进行分析，那么可以形成一个柱体高斯闭合面，其中一个是为长方形柱体，另外一个是梯形柱体，两者的上下底面与金属电极是处于平衡的.
（二）电流击穿
毋庸置疑，每一个电容器都有功率消耗，其中MLCC主要是将电能形成热能，其中的一个部分是与环境所交换的，在另外一个部分能够让电容发热，温度有所升高，其中在正常情况下，电容器发生的热能要比所散发出的热能要小，只有如此才能保证电容工作处于热稳定状况。假如电流的有效值比较大，那么则会导致电容器所散发的热能大，久而久之，热量会形成积累，会导致电容器内部的温度得到升高，相对应的介质损耗也会得到增加，会对陶瓷内部介质层造成损坏与影响。据了解，这种因为电流过大而引发的击穿，主要在RF电路中有所应用。当然，为从根本上避免电流击穿所带来的影响，可以在设计上下功夫，笔者认为，其一是要尽可能的降低MLCC等效串联电阻，其二是要从根本上保證MLCC金属内电极电流的负荷能力。
其中需要考虑到的是MLCC的内部结构所具备的特殊性，因为内电极的电流分布是不均等的，负荷强度也是不相同的，在图3中两个相邻的内电极能够阻止支路电容，还可以形成支路电容并联，假如所流入MLCC的总电流为I，那么分摊下去的电流则是I/7，而对于靠近最外层的两个内电极承载的电流为I/7，处于里层的内电极，每一根电极承载的两个支路电容电流，可以用2I/7所表示。除此之外，如果同一根电极，如果电流是从左向右流动的，那么在一开始的时候电极电流最大的便是左边相连接的，且如果处于恒定，那么对应的内电极电流会逐渐减少，甚至还会形成规律，即结果越往右，那么电极的电流负荷则越小。
三、讨论分析
经过上文对电压击穿与电流击穿的分析可以了解到如果在MLCC内部陶瓷介质均匀，无缺陷的情况下，那么可以得出的结论包括以下几点：第一是对MLCC施加高电压，如果超出承受范围，那么则容易产生击穿，另外MLCC的内部存在畸变电场，如果图1中A点的场强高，那么则在图1中AB两点发生击穿，在这种情况下严格按照电场的叠加原理，选择合适的尺寸减少畸变电场的叠加量，从而降低强度，提高抗击穿能力。第二是假如因为电流过负荷而导致失效，主要产生的原因则是因为电流分布不够均匀，在里层的内电极中发生，还有一种情况是外电极与内电极整合，则会出现电流击穿现象，从而导致电容失效。
参考文献
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