本期封面报道单位 天津大学机械工程学院
多层片式陶瓷电容器(MLCC)是目前应用最广泛的无源器件之一。当印制电路板过度弯曲时，MLCC中的脆性陶瓷介质会发生开裂，裂纹穿透内电极进而导致器件短路。目前已有很多学者对MLCC的弯曲失效问题进行了较系统的研究，但均未考虑温度因素对其可靠性的影响。然而，在实际服役过程中，MLCC通常受到高低温载荷和机械载荷的耦合作用。因此，有必要进一步开展MLCC在高低温环境下的弯曲失效研究。
针对这一问题，天津大学机械工程学院柯燎亮教授课题组在《高低温环境下多层片式陶瓷电容器板弯失效分析》一文中，基于Surface Evolver准确生成了焊料的几何形态，并采用复合材料均匀化方法对MLCC有源区进行了等效简化，构建了三维热-力耦合有限元模型，计算了3种型号MLCC在5个温度条件（-25 ℃、0 ℃、25 ℃、50 ℃、80 ℃）下的弯曲应力分布。此外，开展了高低温环境下板弯原位试验，试验结果与有限元结果在失效应变值和裂纹起始位置上均具有良好的一致性，验证了有限元模型的准确性。
研究表明，在不同温度条件下，裂纹均萌生于陶瓷体与端电极交界处底部，并沿约45°~65°方向向端部扩展。相较于高温，低温条件下MLCC更容易发生开裂，具有更小的弯曲失效应变。在3种型号的MLCC中，1206型号在各温度条件下的失效应变均最小，板弯可靠性最差。0805型号和1210型号的失效应变差别较小，板弯可靠性相近。研究结果填补了现有MLCC板弯研究中未考虑环境温度的不足。
图1 1206型MLCC裂纹形态
