片式钽电容器二氧化锰层固有批次性质量缺陷失效分析

发布时间：2021-10-16 12:28

　　对一起由于片式钽电容器二氧化锰层固有质量缺陷引起的批次性质量问题进行深入分析,结果显示钽芯周围阴极二氧化锰层质量结构上存在规律性分布不均,会导致产品加电、断电过程中冲击电流向钽芯底面顶点位置集中而引发失效,该案例反映出目前片式钽电容器业内在阴极二氧化锰层控制上还存在盲区,结合已有的剖面数据和目前行业制造水平对二氧化锰层控制要求进行了初步给定,但由于尚缺乏系统二氧化锰层可靠性研究数据,故业内厂家仍需进一步优化工艺参数,累积可靠性数据,完备工艺控制和质量控制方法。 

【文章来源】：质量与可靠性. 2020,(02)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

典型解剖检查照片

在开关机瞬间，电压快速变化会产生较大的冲击电流流过电容器，通常产生的冲击电流在电容器中会优先选择等效串联电阻最小的路径通过，物理结构上与阴极引出片电极邻近的钽芯表面区域应为最小路径，但该案例中所有失效产品钽芯表面均无明显电应力痕迹，击穿位置及潜在损伤位置均集中位于钽芯底面顶点区域，这说明钽芯底面顶点区域为故障产品实际等效串联电阻最小的路径。以上分析也表明钽芯表面阴极二氧化锰层由于存在较多孔洞且局部分层，严重影响其导电能力，导致加电、断电产生的冲击电流不得不集中流向阴极层二氧化锰层质量相对较好的底面顶点区域，顶点区域最终由于长期电应力集中而陆续出现失效，如图2所示。基于以上分析，该案例中故障批片式钽电容器失效机理如下：由于该批产品被膜低温脱水时间不足，引起钽芯阴极二氧化锰层质量分布存在底面顶点最好、表面最差的规律，以致产品在加电、断电过程中产生的冲击电流分布不均匀，二氧化锰层质量最好的钽芯底面顶点位置通过的冲击电流最强、产生的热量最高，以致钽芯底面顶点位置的介质氧化膜由于电应力集中、热量积聚而最先出现热损伤，并在后续使用应力累积作用下介质氧化膜损伤逐步扩大，最终造成产品在该位置击穿烧毁。当钽芯介质氧化膜短路后，电源与地之间形成通路，此时钽芯阳极钽丝点焊点位置阻抗相对较大，故失效产品除钽芯底面顶点处击穿损伤外，部分产品阳极钽丝点焊点还出现烧焦脱开现象。

【参考文献】：
期刊论文
[1]片状钽电容器失效分析[J]. 刘家欣,肖大雏,王宾如.  电子元件与材料. 2004(03)
[2]片式钽电容的结构及制造工艺[J]. 廉军.  电子工业专用设备. 2000(03)
[3]固体钽电解电容器的失效机理[J]. 曲喜新.  电子元件与材料. 1988(04)

博士论文
[1]高压（160V）低ESR液体钽电容器工作电解质的研究[D]. 陆胜.天津大学 2006

硕士论文
[1]片式钽电容器浪涌电流失效研究[D]. 潘齐凤.电子科技大学 2012



本文编号：3439806