電容低電壓失效的機理和解決措施

在電路設計中
，有一種常見的認識，“器件的裕度設計在沒有把握的情況下
，餘量盡可能大就會可靠”，事實上這個觀點是錯誤的。對於安規電容來說，耐壓餘量留的太大，也會導致一種失效

，稱之為“低電壓失效”。

低di電dian壓ya失shi效xiao的de機ji理li是shi介jie質zhi漏lou電dian流liu的de存cun在zai。在zai較jiao大da濕shi度du情qing況kuang下xia
，因yin為wei電dian容rong的de不bu密mi封feng性xing，會hui導dao致zhi潮chao氣qi滲shen入ru，在zai電dian容rong兩liang極ji加jia電dian壓ya時shi

，滲shen入ru的de潮chao氣qi表biao麵mian會hui因yin其qi導dao電dian性xing形xing成cheng漏lou電dian流liu
，過guo量liang的de漏lou電dian流liu會hui使shi電dian容rong的de儲chu能neng特te性xing大da大da降jiang低di，結jie果guo就jiu表biao現xian為wei電dian容rong的de特te性xing喪sang失shi。這zhe個ge現xian象xiang在zai濕shi度du儲chu存cun試shi驗yan後hou加jia電dian運yun行xing時shi最zui容rong易yi出chu現xian。

圖題：電容失效的兩種情況的探討及解決措施

但經過一段時間(不少於2h)的高溫儲存後，再開機，該電容的性能又可以恢複。或者將電容拆下，給兩端加較高電壓(不低於0.7倍額定電壓的電壓值
，如50V的電容，加不低於35V，不高於50V的電壓)，加壓一小段時間後，再將電容焊上電路板，開機後
，失效現象消失。

填充介質中，滲入潮氣，會形成漏電流通路

，其上會產生漏電流，導通通路上有電阻，因此會產生熱量I2R
，當電容的額定耐壓值較大
，而實際施加的電壓很小時(如施加10%的額定耐壓)，熱(re)量(liang)很(hen)小(xiao)
，不(bu)足(zu)以(yi)使(shi)潮(chao)氣(qi)揮(hui)發(fa)掉(diao)，因(yin)此(ci)表(biao)現(xian)為(wei)電(dian)容(rong)失(shi)效(xiao)。但(dan)施(shi)加(jia)的(de)電(dian)壓(ya)較(jiao)大(da)時(shi)，相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)
，卻(que)能(neng)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)熱(re)量(liang)，熱(re)量(liang)會(hui)使(shi)潮(chao)氣(qi)快(kuai)速(su)揮(hui)發(fa)，電(dian)容(rong)特(te)性(xing)很(hen)快(kuai)恢(hui)複(fu)。因(yin)此(ci)，電(dian)容(rong)的(de)耐(nai)壓(ya)值(zhi)降(jiang)額(e)幅(fu)度(du)過(guo)大(da)，容(rong)易(yi)引(yin)發(fa)低(di)電(dian)壓(ya)失(shi)效(xiao)。一(yi)般(ban)以(yi)按(an)照(zhao)降(jiang)額(e)到(dao)額(e)定(ding)值(zhi)的(de)70%為宜。高溫儲存試驗後，潮氣在高溫下快速揮發

，電容特性可恢複。

電容引腳斷裂失效的機理和解決措施

環境應力篩選試驗(ESS試驗)是考核產品整機質量的常用手段。在ESS試驗中，隨機振動的應力旨在考核產品在結構、裝配
、yinglidengfangmiandequexian。tijijiaodadedianrong，zaihanjiehou
，ruguomeiyoushijiadandudechulicuoshi
，zaizhendongshiyanshirongyifashengyinjiaoduanliedewenti。zhegeshiyanmonideshiyunshuzhendong、運行振動

、衝擊碰撞跌落的應力條件。

斷duan裂lie的de機ji理li是shi應ying力li集ji中zhong，一yi般ban發fa生sheng在zai電dian容rong引yin出chu腳jiao或huo焊han盤pan連lian接jie點dian位wei置zhi
，如ru圖tu。當dang振zhen動dong環huan境jing下xia
，電dian容rong引yin出chu腳jiao和he焊han盤pan連lian接jie點dian承cheng受shou的de將jiang是shi整zheng個ge電dian容rong橫heng向xiang剪jian切qie和he縱zong向xiang拉la伸shen方fang向xiang的de衝chong擊ji力li
，尤you其qi當dang電dian容rong較jiao大da的de時shi候hou，如ru大da的de電dian解jie電dian容rong。

此現象的發生機理簡單，解決方案也不複雜，常規經驗是在電容的底部塗1圈矽橡膠GD414以粘接固定
，但這種處理方式是不行的。

矽橡膠拉伸強度為4-5MPa
，伸長率為100%-200%
，分子間作用力弱，粘附性差
，粘接強度低；yongyuzhanjiedianrongshi，biaomianshangkanshigudingzhule，danshijishangchongjiyinglijiaodadeshihou，guixiangjiaodebeilashenchengdujiaoda，dianrongzishenyiranhuishoudaojiaodadelashenyinglihejianqieyingli
；所以

，固定用的材料推薦首選E-4X環氧樹脂膠，其拉伸強度大於83MPa，伸長率小於9%
，粘合性好
，粘接強度高，收縮率低
，尺寸穩定。從性能上能明顯看出
，E-4X環氧樹脂膠才能起到真正的固定作用。

對塗膠工序也須進行細化
，要求環氧膠固定電容高度達到電容本體的1/3，並在兩肋形成山脊狀支撐，使電容與E-4X膠成為一體
，振動中不再顫振，引腳得到保護。

另(ling)外(wai)，除(chu)了(le)塗(tu)膠(jiao)固(gu)定(ding)，電(dian)路(lu)板(ban)裝(zhuang)配(pei)生(sheng)產(chan)的(de)流(liu)程(cheng)也(ye)會(hui)引(yin)出(chu)，先(xian)裝(zhuang)配(pei)電(dian)容(rong)

，再(zai)裝(zhuang)配(pei)其(qi)它(ta)元(yuan)件(jian)，這(zhe)樣(yang)，立(li)式(shi)電(dian)容(rong)為(wei)最(zui)高(gao)點(dian)，周(zhou)轉(zhuan)或(huo)放(fang)置(zhi)時(shi)，易(yi)受(shou)到(dao)磕(ke)碰(peng)或(huo)外(wai)力(li)而(er)造(zao)成(cheng)歪(wai)斜(xie)
；更改工序
，先裝配其它元件和粘接立柱再裝配高電容
，這樣周轉或放置時，比電容稍高的立柱受力就保護了電容。

改進工序前
，先對電路板真空塗覆(在電容陶瓷麵上形成約15μm厚的派埃林薄膜材料)，再(zai)塗(tu)矽(gui)橡(xiang)膠(jiao)固(gu)定(ding)。改(gai)進(jin)後(hou)，先(xian)在(zai)電(dian)容(rong)上(shang)塗(tu)環(huan)氧(yang)膠(jiao)，再(zai)在(zai)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)板(ban)真(zhen)空(kong)塗(tu)覆(fu)，這(zhe)樣(yang)在(zai)電(dian)容(rong)和(he)膠(jiao)外(wai)表(biao)麵(mian)一(yi)體(ti)形(xing)成(cheng)派(pai)埃(ai)林(lin)薄(bo)膜(mo)。由(you)於(yu)派(pai)埃(ai)林(lin)薄(bo)膜(mo)表(biao)麵(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)小(xiao)於(yu)陶(tao)瓷(ci)麵(mian)，膠(jiao)在(zai)派(pai)埃(ai)林(lin)薄(bo)膜(mo)表(biao)而(er)的(de)接(jie)觸(chu)角(jiao)大(da)於(yu)陶(tao)瓷(ci)表(biao)麵(mian)(接觸角越小潤濕效果越好)
，改進後固定效果更好。

對以上問題和解決方法做一個總結結論有三：1、電容引腳斷裂性質是疲勞斷裂；2、裝配方式設計不合理，固定膠粘接強度不夠和工藝不完善是導致引腳斷裂的原因
；3、改用環氧樹脂膠和調整生產流程從工程上解決此問題。