陶瓷電容失效分析：

 

多層片狀陶介電容器由陶瓷介質

、端電極、金屬電極三種材料構成，失效形式為金屬電極和陶介之間層錯，電氣表現為受外力（如輕輕彎曲板子或用烙鐵頭碰一下）和溫度衝擊（如烙鐵焊接）時電容時好時壞。

 

多層片狀陶介電容器具體不良可分為:

 

1、熱擊失效

 

2
、扭曲破裂失效

 

3
、原材失效三個大類

 

（１）熱擊失效模式：

 

熱擊失效的原理是：zaizhizaoduocengtaocidianrongshi，shiyonggezhongjianrongcailiaohuidaozhineibuchuxianzhanglidebutongrepengzhangxishujidaorelv。dangwenduzhuanbianlvguodashijiurongyichuxianyinrejierpoliedexianxiang
，zhezhongpoliewangwangcongjiegouzuiruojijixiejiegouzuijizhongshifasheng，yibanshizaijiejinwailuduanjiehezhongyangtaociduanjiedejiemianchu、產生最大機械張力的地方（一般在晶體最堅硬的四角）
，而熱擊則可能造成多種現象：

 

第一種是顯而易見的形如指甲狀或U-形的裂縫

 

 

第二種是隱藏在內的微小裂縫

 

 

第二種裂縫也會由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界麵的下部開始
，並隨溫度的轉變，或於組裝進行時，順著扭曲而蔓延開來（見圖4）。

 

 

第一種形如指甲狀或U-xingdelie縫hedierzhongyinzangzaineideweixiaoliefeng，liangzhedequbiezhishihouzhesuoshoudezhanglijiaoxiao，eryinzhideliefengyejiaoqingwei。diyizhongyinqidepoliemingxian，yibankeyizaijinxiangzhongcechu，dierzhongzhiyouzaifazhandaoyidingchengduhoujinxiangcaikece。

 

（２）扭曲破裂失效

 

此種不良的可能性很多：按大類及表現可以分為兩種：

 

第一種情況、SMT階段導致的破裂失效

 

當進行零件的取放尤其是SMT階段零件取放時
，取放的定中爪因為磨損、對位不準確
，傾斜等造成的。由定中爪集中起來的壓力，會造成很大的壓力或切斷率，繼而形成破裂點。

 

這些破裂現象一般為可見的表麵裂縫
，或2至3個電極間的內部破裂；表麵破裂一般會沿著最強的壓力線及陶瓷位移的方向。

 

 

真空檢拾頭導致的損壞或破裂﹐一般會在芯片的表麵形成一個圓形或半月形的壓痕麵積﹐並帶有不圓滑的邊緣。此外﹐這個半月形或圓形的裂縫直經也和吸頭相吻合。

 

另一個由吸頭所造成的損環﹐因拉力而造成的破裂﹐裂縫會由組件中央的一邊伸展到另一邊﹐這些裂縫可能會蔓延至組件的另一麵﹐並且其粗糙的裂痕可能會令電容器的底部破損。

 

 

第二種、SMT之後生產階段導致的破裂失效

 

電路板切割﹑測試﹑背麵組件和連接器安裝﹑及最後組裝時，若焊錫組件受到扭曲或在焊錫過程後把電路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’這類的損壞。

 

在(zai)機(ji)械(xie)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)板(ban)材(cai)彎(wan)曲(qu)變(bian)形(xing)時(shi)，陶(tao)瓷(ci)的(de)活(huo)動(dong)範(fan)圍(wei)受(shou)端(duan)位(wei)及(ji)焊(han)點(dian)限(xian)製(zhi)，破(po)裂(lie)就(jiu)會(hui)在(zai)陶(tao)瓷(ci)的(de)端(duan)接(jie)界(jie)麵(mian)處(chu)形(xing)成(cheng)

，這(zhe)種(zhong)破(po)裂(lie)會(hui)從(cong)形(xing)成(cheng)的(de)位(wei)置(zhi)開(kai)始(shi)，從(cong)45°角向端接蔓延開來。

 

 

（３）原材失效

 

多層陶瓷電容器通常具有2大類類足以損害產品可靠性的基本可見內部缺陷：

 

電極間失效及結合線破裂燃燒破裂。

 

這些缺陷都會造成電流過量

，因而損害到組件的可靠性，詳細說明如下：

 

1、電(dian)極(ji)間(jian)失(shi)效(xiao)及(ji)結(jie)合(he)線(xian)破(po)裂(lie)主(zhu)要(yao)由(you)陶(tao)瓷(ci)的(de)高(gao)空(kong)隙(xi)，或(huo)電(dian)介(jie)質(zhi)層(ceng)與(yu)相(xiang)對(dui)電(dian)極(ji)間(jian)存(cun)在(zai)的(de)空(kong)隙(xi)引(yin)起(qi)，使(shi)電(dian)極(ji)間(jian)是(shi)電(dian)介(jie)質(zhi)層(ceng)裂(lie)開(kai)，成(cheng)為(wei)潛(qian)伏(fu)性(xing)的(de)漏(lou)電(dian)危(wei)機(ji)；

 

2
、燃燒破裂的特性與電極垂直，且一般源自電極邊緣或終端。假如顯示出破裂是垂直的話
，則它們應是由燃燒所引起
；

 

 

備注：原材失效類中第一種失效因平行電容內部層結構分離程度不易測出

，第三種垂直結構金相則能保證測出

 

結論：

 

由熱擊所造成的破裂會由表麵蔓延至組件內部，而過大的機械性張力所引起的損害，則可由組件表麵或內部形成，這些破損均會以近乎45°角的方向蔓延

，至於原材失效，則會帶來與內部電極垂直或平行的破裂。

 

另外：熱擊破裂一般由一個端接蔓延至另一個端接﹐由取放機造成的破裂﹐則在端接下麵出現多個破裂點﹐而因電路板扭曲而造成的損壞﹐通常則隻有一個破裂點。

 

一張圖教你分析電解電容失效分析

 

看不清圖片，可以點擊圖片之後，放大後查看：

 

 

 

鉭電容：

 

優點：體積小
、電容量較大、外形多樣
、長壽命、高可靠性、工作溫度範圍寬

 

缺點：容量較小、價格貴、耐電壓及電流能力較弱

 

應用：軍事通訊、航天、工業控製、影視設備

、通訊儀表

 

1.也ye屬shu於yu電dian解jie電dian容rong的de一yi種zhong，使shi用yong金jin屬shu鉭tan做zuo介jie質zhi
，不bu像xiang普pu通tong電dian解jie電dian容rong那na樣yang使shi用yong電dian解jie液ye，鉭tan電dian容rong不bu需xu像xiang普pu通tong電dian解jie電dian容rong那na樣yang使shi用yong鍍du了le鋁lv膜mo的de電dian容rong紙zhi繞rao製zhi，本ben身shen幾ji乎hu沒mei有you電dian感gan，但dan這zhe也ye限xian製zhi了le它ta的de容rong量liang。——我們在大容量，但是需要低ESL的場景，我們就選用鉭電容。

 

2.由於鉭電容內部沒有電解液
，很適合在高溫下工作。——一些溫度範圍要求比較寬的場景。

 

3.tandianrongqidegongzuojiezhishizaitanjinshubiaomianshengchengdeyicengjibodewuyanghuaertanmo。cicengyanghuamo。jiezhiyuzuchengdianrongqideyiduanjijiehechengyigezhengti
，bunengdanducunzai。yincidanweitijineijuyoufeichanggaodegongzuodianchangqiangdu
，suojuyoudedianrongliangtebieda，jibirongliangfeichanggao
，yincitebieshiyiyuxiaoxinghua。——集成度比較高的場景，用鋁電解電容占的麵積比較大，陶瓷電容容量不夠的場景。

 

4.鉭電容的性能優異，是電容器中體積小而又能達到較大電容量的產品
，在電源濾波
、交流旁路等用途上少有競爭對手。鉭電解電容器具有儲藏電量

、進行充放電等性能，主要應用於濾波、能(neng)量(liang)貯(zhu)存(cun)與(yu)轉(zhuan)換(huan)
，記(ji)號(hao)旁(pang)路(lu)，耦(ou)合(he)與(yu)退(tui)耦(ou)以(yi)及(ji)作(zuo)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)元(yuan)件(jian)等(deng)。在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)要(yao)注(zhu)意(yi)其(qi)性(xing)能(neng)特(te)點(dian)，正(zheng)確(que)使(shi)用(yong)會(hui)有(you)助(zhu)於(yu)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)其(qi)功(gong)能(neng)，其(qi)中(zhong)諸(zhu)如(ru)考(kao)慮(lv)產(chan)品(pin)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)及(ji)其(qi)發(fa)熱(re)溫(wen)度(du)
，以(yi)及(ji)采(cai)取(qu)降(jiang)額(e)使(shi)用(yong)等(deng)措(cuo)施(shi)
，如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)不(bu)當(dang)會(hui)影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)的(de)工(gong)作(zuo)壽(shou)命(ming)。——例如USB接口輸出，需要降額後
，耐壓滿足5V，集(ji)成(cheng)度(du)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)景(jing)，陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)不(bu)滿(man)足(zu)高(gao)耐(nai)壓(ya)與(yu)大(da)容(rong)量(liang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，我(wo)們(men)不(bu)得(de)不(bu)選(xuan)擇(ze)鉭(tan)電(dian)容(rong)。陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)的(de)儲(chu)能(neng)效(xiao)果(guo)，不(bu)能(neng)按(an)照(zhao)並(bing)聯(lian)的(de)容(rong)值(zhi)去(qu)等(deng)效(xiao)
，達(da)到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)效(xiao)果(guo)需(xu)要(yao)的(de)代(dai)價(jia)也(ye)非(fei)常(chang)大(da)。

 

5.鉭電容的容值的溫度穩定性比較好。在一些耦合、lvbodechangjing，ruguoduixiangwei
，helvbodepinlvtexingyaoqiubijiaogaodechangjing，tongshirongliangjingduyaoqiubijiaogaodechangjing，huixuanyongwujixingdetandianrong。rugaoyinzhiyaoqiudeyinpindianlusheji。

 

我們需要考慮不同溫度情況下的電容的準確性和一致性。

 

陶瓷電容的溫度特性顯然不夠穩定。

 

 

6.zaitandianrongqigongzuoguochengzhong，juyouzidongxiubuhuogejueyanghuamozhongdecidiansuozaidexingneng
，shiyanghuamojiezhisuishidedaojiaguhehuifuqiyingyoudejueyuannengli
，erbuzhizaodaolianxudeleijixingpohuai。zhezhongduteziyuxingneng
，baozhengleqichangshouminghekekaoxingdeyoushi。——鋁電解電容由於幹涸不能滿足壽命的場景。

 

第一、鉭電容失效的模式很恐怖
，輕則燒毀冒煙，重則火光四濺。

 

 

這裏不去贅述“鉭電容”的失效模式的原理。

 

通過這個失效的現象，就知道：如ru果guo電dian容rong失shi效xiao，隻zhi是shi短duan路lu造zao成cheng電dian路lu無wu法fa工gong作zuo
，或huo者zhe工gong作zuo不bu穩wen定ding，都dou是shi小xiao問wen題ti，大da不bu了le退tui貨huo。但dan是shi如ru果guo造zao成cheng了le客ke戶hu場chang地di失shi火huo
，則ze是shi需xu要yao賠pei償chang對dui方fang的de人ren員yuan及ji財cai產chan損sun失shi的de。那na就jiu麻ma煩fan大da了le。

 

這是我們不要去選用鉭電容的重要原因。

 

第二、鉭電容的成本高

 

看看我們的淘寶就可以知道100uF的鉭電容與100uF的陶瓷電容的價格差別，大概鉭電容的價格是陶瓷電容的10倍。

 

如果電容容量需求在100uF以下的情況下
，我們現在絕大多數下，耐壓如果滿足的情況下，我們一般需用陶瓷電容。

 

再大容量
，或者再高耐壓
，陶瓷電容的封裝大於1206的時候
，盡量謹慎選擇。

 

貼片陶瓷電容最主要的失效模式斷裂（封裝越大越容易失效）：貼片陶瓷電容器作常見的失效是斷裂,這是貼片陶瓷電容器自身介質的脆性決定的.由於貼片陶瓷電容器直接焊接在電路板上,直接承受來自於電路板的各種機械應力,而引線式陶瓷電容器則可以通過引腳吸收來自電路板的機械應力.因此,對於貼片陶瓷電容器來說,由於熱膨脹係數不同或電路板彎曲所造成的機械應力將是貼片陶瓷電容器斷裂的最主要因素。

 

第三、鉭電容未來將耗盡，有錢你都買不到。

 

早在2007 年
，美國國防後勤署(DLA)十多年來已貯存大量鉭礦物，為履行美國國會的會議決定，該組織將耗盡其擁有的最後140
，000磅鉭材料。 從美國國防後勤署購買鉭礦石的買主已包括HC Starck、DM Chemi-Met、ABS合金公司
、Umicore、Ulba冶金公司和Mitsui采礦公司，這些代表了將這些鉭礦石加工製成電容器級粉末、tanzhipinmosunjianhuoqiexuegongjudezhongduogongsi。congmeiguoguofanghouqinshugoumaizhexietankuangshidetoubiaorennianfuyinianchuantongshangshiyiguande
，zheyangdangtankuangshigongyingbiandechijinshi，yinmeiguoguofanghouqinshugongyinghaojin，yixiegongsizhideqiangduoxindekuangshigongyingyuan。

 

為什麼這是一個很重要的發展方向
？

 

如果失去美國國防後勤署的鉭礦石供應
，估計2007年鉭礦石供應市場留下150，000磅的缺口，2008年缺口為350，000bang。zhegeshijianfashengdeshijianbuheshiyi

，yinweixianzaidegongyingnenglijiongpo。birudierdayingyankuangshimaizhuaodaliyadegualiyazigongsizaidisijiduyizongtixuejiankuangshichanliang25%（即格林布什礦產量的一半），以便該公司能完成在澳大利亞的管理事宜。同樣情形
，在巴西冶金/CIF和巴拉那巴拿馬（Paranapanema）兩公司2006年的鉭礦石產量已下降

，原因是他們將興趣轉向開采更盈利的金屬上。在非洲
，主要供應源是剛果民主共和國（DRC）由於聯合國的壓力仍然沒能達到產能極限，不過我們已經聽到2006年許多投資者試圖獲取剛果庫存鉭礦石的報道，感覺這是鉭礦石缺貨的跡象。

 

鉭電容器給設計工程師提供了在最小的物理尺寸內盡可能最高的容量，容量範圍從47μF~1000μF特別有體積的優勢，所以在集成度高又需要使用大容量，低ESR的場景下
，鉭電解電容有其獨有優勢。

 

大容量低耐壓鉭電容的替代產品：高分子聚合物固體鋁電解電容器

 

高分子聚合物固體鋁電解電容器與傳統的電解電容相比，它采用具有高導電度

、高gao穩wen定ding性xing的de導dao電dian高gao分fen子zi材cai料liao作zuo為wei固gu態tai電dian解jie質zhi，代dai替ti了le傳chuan統tong鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi內nei的de電dian解jie液ye，它ta所suo采cai用yong的de電dian解jie質zhi電dian導dao率lv很hen高gao，再zai加jia上shang其qi獨du特te的de結jie構gou設she計ji
，大da幅fu改gai善shan傳chuan統tong液ye態tai鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi的de缺que點dian，展zhan現xian出chu極ji為wei優you異yi的de特te性xing。

 

理想的高頻低阻抗特性。高分子聚合物固體電解電容器的損耗極低


，具有理想的高頻低阻抗特性，所以被廣泛應用於退耦
、濾波等電路中，效果埋想，特別是高頻濾波效果優秀。

 

通tong過guo一yi個ge實shi驗yan可ke以yi更geng加jia直zhi觀guan和he清qing楚chu地di看kan出chu高gao分fen子zi聚ju合he物wu固gu體ti鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi與yu普pu通tong電dian解jie電dian容rong之zhi間jian的de高gao頻pin特te性xing明ming顯xian差cha異yi。在zai平ping滑hua電dian路lu輸shu入ru疊die加jia1MHz（峰一峰值電壓8V）高頻幹擾信號，用1隻47uF的高分子聚合物固體電解電容器濾波

，可使噪聲降到僅有峰一峰值電壓30mV輸出。要達到同樣的濾波效果，需要並聯4隻1000uF的普通型液態鋁電解電容器，或者並聯接入3隻100UF的鉭電解電容器。

 

此外
，在高頻濾波效果更好的情況下，高分子聚合物固體鋁電解電容器的體積明顯小於普通型鋁電解電容器。

 

隨著工藝不斷提升
，高分子聚合物固體鋁電解電容器優勢逐步顯現。同時，價格也需要進一步優化。

 

鋁電解電容的失效分析

 

鋁電解電容是電容中非常常見的一種。鋁電解電容用途廣泛：濾波作用；旁路作用；耦合作用
；衝擊波吸收；雜音消除；移相
；降壓等等。對於鋁電解電容，常見的電性能測試包括：dianrongliang
，sunhaojiaozhengqie
，loudianliu，edinggongzuodianya
，zukangdengdeng。zaishixiaofenxianjianzhong
，guanyulvdianjiedianrongdeshixiaoanjianbushao，namechangjiandelvdianjiedianrongdeshixiaojiliyounaxiene

？

 

1.漏液

 

在正常的使用環境當中，經過一段時間密封便可能出現泄漏。通常，溫度升高、振動或密封的缺陷等都有可能加速密封性能變壞。漏液的結果是電容值下降、dengxiaochuanliandianzuzengdayijigonglvhaosanxiangyingzengdadeng。louyeshigongzuodianjieyejianshao，sangshilexiubuyangjiyanghuamojiezhidenengli
，congersangshileziyuzuoyong。ciwai
，youyudianjieyechengsuanxing，louchudedianjieyehaihuiwuranhefushidianrongqizhouweiqitadeyuanqijianjiyinshuadianluban。

 

2.介質擊穿

 

鋁電解電容器擊穿是由於陽極氧化鋁介質膜破裂，導致電解液直接與陽極接觸而造成的。氧化鋁膜可能因各種材料、工gong藝yi或huo環huan境jing條tiao件jian方fang麵mian的de原yuan因yin而er受shou到dao局ju部bu損sun傷shang，在zai外wai電dian場chang的de作zuo用yong下xia工gong作zuo電dian解jie液ye提ti供gong的de氧yang離li子zi可ke在zai損sun傷shang部bu位wei重zhong新xin形xing成cheng氧yang化hua膜mo
，使shi陽yang極ji氧yang化hua膜mo得de以yi填tian平ping修xiu複fu。但dan是shi如ru果guo在zai損sun傷shang部bu位wei存cun在zai雜za質zhi離li子zi或huo其qi他ta缺que陷xian，使shi填tian平ping修xiu複fu工gong作zuo無wu法fa完wan善shan，則ze在zai陽yang極ji氧yang化hua膜mo上shang會hui留liu下xia微wei孔kong
，甚shen至zhi可ke能neng成cheng為wei穿chuan透tou孔kong，使shi鋁lv電dian解jie電dian容rong擊ji穿chuan。工gong藝yi缺que陷xian如ru陽yang極ji氧yang化hua膜mo不bu夠gou致zhi密mi與yu牢lao固gu，在zai後hou續xu的de鉚mao接jie工gong藝yi不bu佳jia時shi，引yin出chu箔bo條tiao上shang的de毛mao刺ci刺ci傷shang氧yang化hua膜mo，這zhe些xie刺ci傷shang部bu位wei漏lou電dian流liu很hen大da，局ju部bu過guo熱re使shi電dian容rong器qi產chan生sheng熱re擊ji穿chuan。

 

3.開路

 

當電容器內部的連接性能變差或失效時
，通常就會發生開路。電性能連接變差的產生可能是腐蝕、振(zhen)動(dong)或(huo)機(ji)械(xie)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)的(de)結(jie)果(guo)。當(dang)鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)在(zai)高(gao)溫(wen)或(huo)潮(chao)熱(re)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)工(gong)作(zuo)時(shi)
，陽(yang)極(ji)引(yin)出(chu)箔(bo)片(pian)可(ke)能(neng)會(hui)由(you)於(yu)遭(zao)受(shou)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)而(er)斷(duan)裂(lie)。陽(yang)極(ji)引(yin)出(chu)箔(bo)片(pian)和(he)陽(yang)極(ji)箔(bo)的(de)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang)也(ye)會(hui)使(shi)電(dian)容(rong)器(qi)出(chu)現(xian)間(jian)歇(xie)開(kai)路(lu)。

 

4.其他

 

1）在工作早期
，鋁電解電容器由於在負荷工作過程中電解液不斷修補並增厚陽極氧化膜（稱為補形效應），會導致電容量的下降。

 

2）在(zai)使(shi)用(yong)後(hou)期(qi)，由(you)於(yu)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)損(sun)耗(hao)較(jiao)多(duo)
，溶(rong)液(ye)變(bian)稠(chou)，電(dian)阻(zu)率(lv)增(zeng)大(da)，使(shi)電(dian)解(jie)質(zhi)的(de)等(deng)效(xiao)串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)增(zeng)大(da)，損(sun)耗(hao)增(zeng)大(da)。同(tong)時(shi)溶(rong)液(ye)黏(nian)度(du)增(zeng)大(da)，難(nan)以(yi)充(chong)分(fen)接(jie)觸(chu)鋁(lv)箔(bo)表(biao)麵(mian)凹(ao)凸(tu)不(bu)平(ping)的(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)層(ceng)，這(zhe)就(jiu)使(shi)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)有(you)效(xiao)極(ji)板(ban)麵(mian)積(ji)減(jian)小(xiao)，導(dao)致(zhi)電(dian)容(rong)量(liang)下(xia)降(jiang)。此(ci)外(wai)，在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)工(gong)作(zuo)
，電(dian)解(jie)液(ye)的(de)黏(nian)度(du)也(ye)會(hui)增(zeng)大(da)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)損(sun)耗(hao)增(zeng)大(da)與(yu)電(dian)容(rong)量(liang)下(xia)降(jiang)等(deng)後(hou)果(guo)。

 

 

 

 

 

 

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