割れにくい、割れても発火しない積層セラミックコンデンサの見分け方

積層セラミックコンデンサ(セラコン、又はMLCC)は、とても割れ易くデリケートな部品です。

積層セラミックコンデンサは割れると静電容量が低下するだけでなく

最悪の場合は内部電極間でショートしプリント基板が発火する危険があります。

積層セラミックコンデンサが割れるのはとてもリスクの高い故障なのです。

走る園児
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今回の記事は、割れにくい割れても燃えない

安全な積層セラミックコンデンサ

見極める方法を紹介しますね。

 

まず、内部構造を調べる

安全な積層セラミックコンデンサを見極めるには、積層セラミックコンデンサの内部構造を調べる必要があります。

内部構造を調べる方法

積層セラミックコンデンサを削って、内部構造を露わにして観察します。

削るなんて面倒に感じるかも知れませんが、積層セラミックコンデンサは削って内部構造を露わにするのが最も確実で早い方法です。

走る園児
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積層セラミックコンデンサの研磨方法は

以下の記事で詳しく紹介しています。↓

とても簡単なので、ぜひ読んで試してみてください。

 

割れにくい積層セラミックコンデンサ

外部電極に緩衝材となる導電性の樹脂電極が設けられた積層セラミックコンデンサは割れにくく安全な積層セラミックコンデンサです。

以下の図は通常の積層セラミックコンデンサと樹脂電極が設けられた安全な積層セラミックコンデンサの内部構造です。

研磨して内部構造を確認すれば簡単に安全な積層セラミックコンデンサかどうかを調べることができます。

通常の積層セラミックコンデンサ

割れにくい安全な積層セラミックコンデンサ

 

割れても燃えにくい積層セラミックコンデンサ

積層セラミックコンデンサが原因で最も多いのがプリント基板のたわみです。

プリント基板をたわませると実装面側の外部電極端部を起点にクラック(割れ)が発生します。

プリント基板を逆の方向にたわませても、同様に外部電極の端部を起点としたクラックが発生します。

 

割れによってショートする箇所

走る園児
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基板のたわみで積層セラミックコンデンサが割れて

ショート故障を起こすのは全てアクティブエリア内です。

積層セラミックコンデンサの割れによりショートが起こるのは、

割れがアクティブエリアに生じた場合だけに限られています。

アクティブエリアとは?

積層セラミックコンデンサの内部構造は、洋菓子のミルクレープのような積層構造をしています。

例えば、左の外部電極を+(プラス)、右の外部電極をー(マイナス)に接続した場合を仮定すると、内部構造および各部の極性は下図のようになります。

内部構造の中央部のみが内部電極(+)と内部電極(ー)が交互に存在しているエリアがあります。

このエリアがあることで静電容量が得られコンデンサになっているのです。

このエリアをアクティブエリアといいます。

アクティブエリアが積層セラミックコンデンサの心臓部なのです。

 

プリント基板がたわむことでアクティブエリアにもクラックが走ってしまうと、

電極がずれてしまい、異なる電極同士が接触してショートが起こってしまうのです。

 

クラックは時間差でショートすることもある

プリント基板がたわんで割れてもショート故障にならない場合があります。

それは運よく、異なる電位の電極が接触しなかった場合ですが、安心はできません。

経年で使用環境中の水分がクラック内にたまり、水分によってショート故障になるのです。

アクティブエリアにはクラックが生じないことがショート故障のリスク低減にはとても重要です。

 

割れても燃えにくい積層セラミックコンデンサの見極め法

アクティブエリアの幅で見極める

走る園児
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Q1)下の絵のような断面をした積層セラミックコンデンサAとBがある場合、

どちらの方が割れた場合にショート故障になり難いでしょう?

答え:Bの方がAに比べて割れてもショート故障になり難い積層セラミックコンデンサです。

その理由は、AとBのアクティブエリアの幅を比較するとBの方が幅が短いためです。

アクティブエリアの幅が広いほど、割れた場合にクラックがアクティブエリアに発生する可能性が高くなります。

アクティブエリアに発生するクラックの長さがショート故障になるリスクと同義です。

走る園児
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アクティブエリアは出来るだけ短い積層セラミックコンデンサの方が安心ですね。

外部電極の長さで見極める

走る園児
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Q1)下の絵のような断面をした積層セラミックコンデンサCとDがある場合、

どちらの方が割れた場合にショート故障になり難いでしょう?

答え:Dの方がCに比べて割れてもショート故障になり難い積層セラミックコンデンサです。

その理由は、CとDの外部電極の長さを比較するとDの方が短いためです。

最もクラック発生の原因であるプリント基板のたわみによる割れでは、クラックは外部電極端部を起点にクラックが発生します。

外部電極が短いほど、アクティブエリアにクラックが生じるリスクが低減するので、ショート故障のリスク=外部電極の長さになります。

走る園児
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外部電極が短い積層セラミックコンデンサを選びましょう。

いかがでしたか?

一度、積層セラミックコンデンサの断面研磨サンプルを作製して、内部構造をチェックしてみてはいかがでしょうか?

走る園児
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積層セラミックコンデンサの製造方法がわかる記事も書いています。より詳しく理解することが出来ます。

 

走る園児
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