CN106770502A - 一种电容短路失效的定位检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容短路失效的定位检测方法，包括：获取失效电容的初始电阻；对失效电容进行无损检测并判断是否存在缺陷；若存在则存储检测图像并记录缺陷的形态和位置；制备失效电容的金相样品；对金相样品进行磨抛并定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与检测图像对应的缺陷；若是则停止磨抛，否则继续磨抛直到找到与检测图像对应的缺陷；获取金相样品的结果阻值，判断阻值变化率是否超过预设的变化率阈值，若超过预设的变化率阈值，则此处缺陷为引起电容失效的缺陷；若没有超过预设的变化率阈值，则返回磨抛过程继续磨抛，直到找到引起电容失效的缺陷。所述电容短路失效的定位检测方法能够提高电容失效定位检测的效率和准确性。

Description

一种电容短路失效的定位检测方法
技术领域
本发明涉及电容失效检测技术领域，特别是指一种电容短路失效的定位检测方法。
背景技术
MLCC即多层片式陶瓷电容器，由于其体积小、大容值、焊接效率高等特点，广泛应用于消费、通讯、电子信息设备中，主要起滤波、耦合、隔直、振动等作用。MLCC由陶瓷介质、内部电极、外部电极三部分组成，多层陶瓷结构通过高温烧结制成。其主要失效模式包括短路、开路、电参数变化等，其中短路失效是一种常见的失效模式，主要特点为电容两端直流电阻较小，一般在几十欧姆甚至更小。失效原因包括陶瓷介质内空洞、裂纹、分层等，对于短路失效电容的失效定位，传统方法是通过金相制样并采用磨抛的方式观察电容剖面结构寻找失效点，但是这种方法具有盲目性，存在磨抛时间控制不当进而导致失效点未能够及时捕捉的问题，或者发现一处异常即认定为失效点，进而造成失效点定位错误的问题。
因此，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在一下问题：对电容失效的定位检测的效率和准确性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电容短路失效的定位检测方法，能够提高电容失效定位检测的效率和准确性。
基于上述目的本发明提供的一种电容短路失效的定位检测方法，包括：
检测并获取失效电容两端的初始电阻；
对失效电容进行无损检测，判断失效电容的内部是否存在缺陷；若存在缺陷，则存储检测图像并记录缺陷的形态和位置；
采用金相制样方式制备得到失效电容的金相样品；
采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛，并在磨抛过程中定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷；若是，则停止磨抛，否则继续磨抛直到找到与无损检测的检测图像中对应的缺陷；
检测并获取金相样品两端电极之间的结果阻值，判断所述结果阻值相对于初始阻值的变化率是否超过预设的变化率阈值，若阻值变化率超过预设的变化率阈值，则此时发现的缺陷即为引起电容失效的缺陷；若阻值变化率没有超过预设的变化率阈值，则返回磨抛过程继续磨抛，直到找到引起电容失效的缺陷。
可选的，所述判断失效电容的内部是否存在缺陷的步骤还包括：若不存在缺陷，则直接采用金相制样方式以及采用磨抛方式对失效电容进行检测；不断重复磨抛过程，直到发现剖面异常点。
可选的，所述在磨抛过程中定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷的步骤还包括：
在磨抛过程中定时对失效电容进行无损检测，获取新的无损检测图像。
可选的，所述采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛的步骤还包括：
根据失效电容的不同尺寸，按照预设的电容尺寸与磨抛砂纸的对应关系列表，采用对应的磨抛砂纸进行磨抛。
可选的，磨抛砂纸采用1500号及以上型号，且采用显微镜观察剖面状态。
可选的，所述对失效电容进行无损检测的步骤还包括：采用X射线检测设备和声学扫描显微镜中的一种或两种无损检测方式对失效电容进行无损检测。
可选的，所述采用X射线检测设备对失效电容进行无损检测还包括对失效电容的X方向和Y方向的检测，用于检测失效电容内部以及端电极是否存在裂纹、空洞缺陷。
可选的，所述声学扫描显微镜用于检测失效电容内部是否存在裂纹或分层缺陷。
从上面所述可以看出，本发明提供的电容短路失效的定位检测方法，通过在进行金相磨抛之前先对失效电容进行无损检测，进而利用无损检测对失效电容的缺陷进行定位，不仅能够通过检测图像比对初步判定缺陷的类型和位置，而且能够用来指导金相制样的磨抛过程，增加了磨抛进程的目的性，进而对磨抛砂纸粗糙度及磨抛时间进行控制，这样能够大大提高了电容失效定位检测的效率和准确性。通过在检测前后分别获取得到失效电容两端的阻值，进而能够根据电容阻值的变化最终确认失效定位点，进一步提高电容失效定位检测的准确性。因此，本发明提供的电容短路失效的定位检测方法能够克服现有技术中采用金相制样检测会由于缺乏目的性而引起失效点未捕捉到或者失效点定位错误的问题，提高电容失效定位检测的效率和准确性。
附图说明
图1为本发明提供的电容短路失效的定位检测方法一个实施例的流程图；
图2为本发明提供的电容短路失效的定位检测方法的另一个实施例中检测之前X射线的检测图像；
图3为本发明提供的电容短路失效的定位检测方法的另一个实施例中磨抛10min后X射线的检测图像。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明是针对于现有MICC陶瓷电容的失效检测方法效率低且准确性不高的问题，提出一种效率和准确性更高的检测方法。但是，本发明中的检测方法并不限于MICC陶瓷电容，还能够应用于其他元器件，因此只要是能够适用于本发明中所公开的检测方法的元器件的检测也属于本发明的保护范围。
参照图1所示，为本发明提供的电容短路失效的定位检测方法的一个实施例的流程图。所述电容短路失效的定位检测方法包括：
步骤101，检测并获取失效电容两端的初始电阻；也即在检测之前需要通过欧姆表或者万用表等工具对电容两端的直流电阻进行测试，并记录测试得到的失效电容的初始阻值。
步骤102，采用X射线检测设备或者声学扫描显微镜对失效电容进行无损检测；
步骤103，判断失效电容的内部是否存在缺陷；若失效电容的内部存在缺陷，则存储检测图像并记录缺陷的形态和位置；其中，X射线和声学扫描均是无损检测的手段，这样无损检测的特点就是相比于传统的金相制样方法，能够不对被检测的器件造成破坏就对其内部缺陷进行初步定位，而金相制样是破坏性的，是通过将被检测器件一层层磨掉，然后用显微镜观察剖面有没有缺陷，这种方法存在的问题就是观察之前不知道缺陷到底在哪儿，只能研磨一会拿到显微镜下观察有没有缺陷，由于没有初步定位，在观察时也会比较盲目，很可能在显微镜下看不到缺陷。相反，本发明通过预先采用无损检测进行缺陷定位，有了缺陷定位后，在观察的时候就可以重点观察对应区域，寻找缺陷，经过发明人的实验发现一般情况下X射线或超声波扫描检测出来的缺陷通常就是引起器件失效的缺陷。
可选的，虽然X射线检测与声学扫描检测都属于无损检测的手段，但是两者检测的范围有区别，对于分层缺陷可能超声扫描检测更容易检测出来，而对空洞、裂纹等缺陷X射线更为敏感。因此，在使用无损检测时，既可以单独使用一种检测方法进行无损检测，也可以同时采用两种检测方法进行无损检测，这样，能够进一步提高初步检测的准确定和可靠性。采用两种检测方式时，二者的检测顺序可以相互调换。当然，本发明也可以选用其他无损检测的手段进行无损检测。
可选的，采用X射线检测设备对失效电容进行检查，包括X方向及Y方向的检测，X射线检测用于检查瓷体内部以及端电极是否存在裂纹、空洞等缺陷，当X射线透过被检测物体时，有缺陷的部位如空洞、裂纹与无缺陷部位对X射线的吸收能力不同，对应到X射线检测图像上则表现为图像颜色的变化，如果通过X射线检测出电容存在缺陷，则存储图像并且标记缺陷的形态和位置；采用声学扫描显微镜对失效电容进行声学扫描检测，用于检查器件内部是否存在裂纹或分层等缺陷，当超声波穿透电容时，有缺陷部位与无缺陷部位反射回波强度发生变化，反射波形的相位和幅值将发生变化，对应到超声波检测图像上则表现为声扫图像颜色的变化，如果通过声学扫描检测出电容存在缺陷，则存储图像并标记缺陷的形态和位置；
步骤104，采用金相制样方式制备得到失效电容的金相样品；通过采用金相镶嵌粉将失效电容制成金相样品，是能能够在显微镜下观察失效电容的具体形貌，进而有利于后续对失效位置的判断。
步骤105，采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛，并在磨抛过程中定时观察磨抛剖面的状态；其中，常见的磨抛方式为采用磨抛机对失效电容进行磨抛；
在一些可选的实施例中，所述采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛的步骤还包括：根据失效电容的不同尺寸，按照预设的电容尺寸与磨抛砂纸的对应关系列表，采用对应的磨抛砂纸进行磨抛。这样能够进一步提高失效电容磨抛的效率和准确性，使得能够有针对性的进行磨抛。
进一步，在一些可选的实施例中，磨抛砂纸采用1500号及以上型号，且采用显微镜观察剖面状态。这样使得失效电容的磨抛更为精细和稳定，不容易遗漏失效点。
步骤106，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷；若是则执行步骤107，否则执行步骤108；
可选的，所述判断失效电容的内部是否存在缺陷的步骤还包括：若不存在缺陷，则直接采用金相制样方式以及采用磨抛方式对失效电容进行检测；不断重复磨抛的过程，直到发现剖面异常点。其中，完好的电容剖面应该表现为内电极连续无断点，任意两条平行内电极之间介质层无裂纹、空洞、镍瘤等缺陷，若发现不符合上述特征，则表示该点即为异常点。发现剖面异常点后同样进入后续步骤中电阻的检测和判断过程。
步骤107，若剖面存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷，则停止磨抛，进入步骤109中检测电阻；
步骤108，若剖面不存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷，则继续磨抛直到找到与无损检测的检测图像中对应的缺陷后进入步骤109中检测电阻；
步骤109，检测并获取金相样品两端电极之间的结果阻值；
步骤110，判断所述结果阻值相对于初始阻值的变化率是否超过预设的变化率阈值，若是则执行步骤111，否则执行步骤112；具体的，当发现缺陷时，采用万用表对金相样品两端电极进行扎测，测量此时两端电极之间阻值，若阻值未发生变化，也即失效电容的金相样品仍然表现为短路特性，则应返回磨抛步骤继续磨抛，直到找到引起电容失效的缺陷；若失效电容不再表现为短路特性，可确定此时的缺陷为对应的引起电容失效的缺陷，也即完成失效电容的定位检测。
步骤111，若阻值变化率超过预设的变化率阈值，则此时发现的缺陷即为引起电容失效的缺陷；其中，所述阻值变化率是指阻值变化的程度，可以将结果阻值减去初始阻值，得到的阻值除以初始阻值即为阻值变化率。
步骤112，若阻值变化率没有超过预设的变化率阈值，则返回磨抛过程继续磨抛，直到找到引起电容失效的缺陷。
由上述实施例可知，本发明提供的电容短路失效的定位检测方法，通过在进行金相磨抛之前先对失效电容进行无损检测，进而利用无损检测对失效电容的缺陷进行定位，不仅能够通过检测图像比对初步判定缺陷的类型和位置，而且能够用来指导金相制样的磨抛过程，增加了磨抛进程的目的性，进而对磨抛砂纸粗糙度及磨抛时间进行控制，这样能够大大提高了电容失效定位检测的效率和准确性。通过在检测前后分别获取得到失效电容两端的阻值，进而能够根据电容阻值的变化最终确认失效定位点，进一步提高电容失效定位检测的准确性。因此，本发明提供的电容短路失效的定位检测方法能够克服现有技术中采用金相制样检测会由于缺乏目的性而引起失效点未捕捉到或者失效点定位错误的问题，提高电容失效定位检测的效率和准确性。
在本发明一些优选的实施例中，所述在磨抛过程中定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷的步骤还包括：在磨抛过程中定时采用X射线检测设备或者声学扫描显微镜对失效电容进行无损检测，获取新的无损检测图像。这是因为很多情况下，在对失效电容进行初步检测时，由于陶瓷电容较厚，无论X射线还是超声波的穿透能力都有限，可能在最初并没有检测到一些微小缺陷，但是随着磨抛的进行，当对失效电容的金相样品磨抛到一定程度使得陶瓷电容减薄后，X射线或超声波对电容的穿透能力也变强了，此时通过X射线或超声波就能把之前漏检的缺陷检测出来，进而使用新的检测图像指导后续的磨抛工作。同时，通过定时采用X射线检测设备或者声学扫描显微镜对失效电容进行无损检测，也能够防止失效位置在磨抛过程中被磨掉。
在一些可选的实施例中，本发明还提供了另一种可选的实施方式，所述电容短路失效的定位检测方法包括：
(1)选取一只MLCC失效电容，先通过万用表测量得到该失效电容的阻值为20Ω；
(2)通过X射线对该失效电容进行检测，参照图2所示，X射线检测图像未发现明显的裂纹、空洞等缺陷；
(3)将失效电容制成金相样品；
(4)采用磨抛机对失效电容进行磨抛，选取2500号砂纸，每隔30秒用显微镜观察失效电容剖面状态，并重新用X射线检测仪对金相样品检测直至发现异常点，随着失效电容的不断减薄，参照图3所示，10min后，X射线检测出失效电容一侧端电极附近存在向内延伸的裂纹缺陷；
(5)标记缺陷位置和形态后，重复步骤(4)，并在观察过程中着重观察缺陷定位对应位置的剖面状态，5min后发现金相样品剖面上存在与之对应的裂纹缺陷；
(6)采用万用表扎测失效电容两端电极阻值，此时失效电容两端电极阻值增大至1MΩ，表示失效电容不再表现为短路特性，也即此处裂纹缺陷即为引起电容失效的缺陷，失效定位完成。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电容短路失效的定位检测方法，其特征在于，包括：
检测并获取失效电容两端的初始电阻；
对失效电容进行无损检测，判断失效电容的内部是否存在缺陷；若存在缺陷，则存储检测图像并记录缺陷的形态和位置；
采用金相制样方式制备得到失效电容的金相样品；
采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛，并在磨抛过程中定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷；若是，则停止磨抛，否则继续磨抛直到找到与无损检测的检测图像中对应的缺陷；
检测并获取金相样品两端电极之间的结果阻值，判断所述结果阻值相对于初始阻值的变化率是否超过预设的变化率阈值，若阻值变化率超过预设的变化率阈值，则此时发现的缺陷即为引起电容失效的缺陷；若阻值变化率没有超过预设的变化率阈值，则返回磨抛过程继续磨抛，直到找到引起电容失效的缺陷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断失效电容的内部是否存在缺陷的步骤还包括：若不存在缺陷，则直接采用金相制样方式以及采用磨抛方式对失效电容进行检测；不断重复磨抛过程，直到发现剖面异常点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在磨抛过程中定时观察剖面状态，判断剖面中是否存在与无损检测的检测图像中对应的缺陷的步骤还包括：
在磨抛过程中定时对失效电容进行无损检测，获取新的无损检测图像。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用磨抛方式对失效电容的金相样品进行磨抛的步骤还包括：
根据失效电容的不同尺寸，按照预设的电容尺寸与磨抛砂纸的对应关系列表，采用对应的磨抛砂纸进行磨抛。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，磨抛砂纸采用1500号及以上型号，且采用显微镜观察剖面状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对失效电容进行无损检测的步骤还包括：采用X射线检测设备和声学扫描显微镜中的一种或两种无损检测方式对失效电容进行无损检测。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述采用X射线检测设备对失效电容进行无损检测还包括对失效电容的X方向和Y方向的检测，用于检测失效电容内部以及端电极是否存在裂纹、空洞缺陷。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述声学扫描显微镜用于检测失效电容内部是否存在裂纹或分层缺陷。
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