導致MLCC (Multilayer Ceramic Chip Capacitor、積層陶瓷貼片電容) 發生裂紋的最主要原因是基板的彎板應力。裂紋可能會導致器件短路，也可能會引起異常發熱和起火等情況，因此在要求高可靠性的應用中需要選擇抗彎板應力的器件。
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圖1：元器件裂紋 (截面圖)
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彎曲裂紋的主要原因與對可靠性的影響
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發生彎曲裂紋的最大原因在于基板彎板應力，產生彎板應力的原因有多種情況。
?制造過程中：吸嘴應力、不合理焊錫量導致的應力、基板的熱膨脹系數與MLCC的熱膨脹系數相差較大致的應力、PCB分割時的應力、螺絲固定導致的應力、過剩基板彎曲導致應力等；
?使用過程中：掉落沖擊導致的應力、振動導致的應力等。
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圖2：對MLCC造成較大應力的事例（從左到右）：螺絲附近、PCB邊緣附件的MLCC；熱膨脹系數較大的基板；基板制造及組裝時過度的基板彎曲
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從陶瓷元件體的性質來看，其抗壓縮應力較強，但抗拉伸應力較弱，因而在焊錫貼裝時若從基板方向對MLCC施加過剩的應力，則很可能會導致電容發生裂紋。此時，若相對的內部電極導通，則會發生短路模式故障。
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此外，即使最初發生裂紋時為開路模式，在市場端的使用過程中也有可能演變為短路模式。短路模式可能引起異常發熱、起火等情況，因此對策不可或缺。
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圖3：彎曲裂紋的主要原因與對可靠性的影響
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彎曲裂紋對策較為有效的應用
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從元件貼裝到整機組裝工序中導致的細微裂紋很可能在市場使用過程中擴大為器件本體的裂紋。以下的應用中需要尤為注意。
?經常會受到振動及沖擊的設備：車載電子設備、鐵路車輛用設備及產業設備等；
?可能頻繁發生掉落沖擊的設備：移動設備、智能鑰匙等。
此外，在潮濕環境下使用的設備中，結露產生的水分會從器件裂紋部位侵入內部，因此從開路模式演變成為短路模式的危險性會更高。
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圖4：彎曲裂紋對策較為有效的應用（從左到右）：經常會受到振動及沖擊的設備；可能頻繁發生掉落沖擊的設備；于多濕環境下使用的設備
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為降低因基板彎曲所導致的短路發生風險，提高設備的可靠性：
1.樹脂電極品可緩和彎板應力，降低對器件本體的負荷
樹脂電極品的端電極結構和普通產品不同。普通端子為銅、鎳、錫3層結構，而樹脂電極品在銅與鎳之間添加了導電性樹脂層，因此為4層結構。該導電性樹脂層可緩解外部應力，從而避免發生裂紋。
圖5：樹脂電極產品的結構
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即使基板彎曲至10mm，也不會產生元件體裂紋
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圖6：基板彎板測試的結果
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通過剝離樹脂電極來避免發生元件體裂紋
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圖7：元件體裂紋與樹脂電極剝離
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在10,000次的掉落試驗中未發生元件體裂紋（*非保證項目）
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圖8：掉落試驗結果
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2.通過獨特的端子結構兼顧高可靠性與低電阻
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樹脂電極品內部增加了樹脂層，可吸收部分機械應力。但另一方面樹脂電極品也有會讓ESR等電阻成分上升的缺點。為了改善舊型樹脂電極品的不足，通過優化端子結構使其可以降低電阻。低電阻型的端子構成成分是銅/樹脂層/鎳/錫，沒有任何改變，但是其樹脂層只印刷在貼裝面一側。
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圖9：新型端子結構的低電阻型產品
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只在貼裝面印刷樹脂層來吸收基板應力
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圖10：基板彎曲對MLCC施加的應力
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端子電極內的電流流通圖
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圖11：端子電極內的電流流通示意圖
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降低阻抗/ESR
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圖12：阻抗/ESR頻率特性、諧振點下的ESR/發熱量
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基板彎曲耐性與舊型樹脂軟端子相同
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圖13：基板彎曲試驗結果
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3.雙串聯結構可降低電容開裂時導致的短路風險 (+樹脂電極)
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安全設計品，在同一個器件結構內串聯配置了2個電容器，內部結構獨特。（雙串聯結構）
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圖14：安全設計品的內部結構 (雙串聯結構)
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雙串聯結構可防止短路發生
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圖15：普通產品的彎曲裂紋
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圖16：安全設計產品的彎曲裂紋
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采用樹脂電極
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圖17：安全設計產品的結構
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通過雙串聯結構來降低發生裂紋時的短路風險
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圖18：替換為安全設計產品的示例
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4.金屬端子緩和彎板應力，降低對元器件本體的負荷
MEAGACAP是將MLCC的端電極和金屬支架焊接在一起的制品。金屬支架可緩解熱沖擊和基板彎曲所產生的應力，具備很優秀的抗熱沖擊應力和抗彎板應力。同時，2顆MLCC堆疊使同一面積下能夠得到2倍的靜電容量，可有效削減元器件的貼裝面積。
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圖19：MEGACAP的結構
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彎曲基板10mm也不會發生元件體裂紋
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圖20：基板彎板試驗的結果
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5.通過獨特的產品結構實現大容量、高可靠性、低電阻
雖然支架電容可以利用金屬支架緩和機械應力，但金屬支架也有使ESR等阻抗成分上升的缺點。為了改善舊型支架ESR會上升的缺點，我們對產品結構進行革新，將可降低電阻成分的新型支架電容制品化。其特點是將MLCC橫向往旁邊堆疊。
圖21：新產品結構的低電阻橫向并聯式支架電容
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橫向堆疊式的并聯結構可克服高度限制，改善ESR/ESL
圖22：新型MEGACAP的特點
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降低阻抗/ESR
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圖23：阻抗/ESR頻率特性、諧振點下的ESR/發熱量
來源：TDK官網
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