🌕Эта статья посвящена Анализ отказов керамический конденсатор, которые могут выйти из строя в различных условиях.

1. Влияние влажности на ухудшение электрических параметров

🌝При слишком высокой температуре теряемого воздуха на поверхности оболочки конденсатора конденсируется пленка воды, что может снизить поверхностное сопротивление изоляции конденсатора.Кроме того, для конденсаторов с полуплотной конструкцией влага также может проникать среды конденсатора, что снижает сопротивление изоляции и изоляционную способность среды конденсатора.Поэтому влияние высокой температуры и повышенной влажности окружающей среды на ухудшение параметров конденсатора чрезвычайно существенно.Электрические свойства конденсаторов можно улучшить после сушки и осушения , но последствия электролиза молекул воды не могут быть устранены.Например, в высокотемпературных условиях работы конденсатора происходит электролиз молекул воды на ионы водорода (Н+) и гидроксид-радикалы под действием электрического поля.Ионы (ОН-) , вызывая электрохимическую коррозию корней.Даже после сушки и осушения невозможно т o восстановить провода.

2. Последствия миграции ионов серебра

🌖Большинство неорганических конденсаторов используют серебряные электроды.Когда полугерметичные конденсаторы работают в условиях высоких температур, молекулы диэлектрика воды, проникающие в конденсаторы, вызывают электролиз.На аноде происходит реакция окисления, и ионы серебра соединяются с ионами гидроксида с образованием образуют гидроксид серебра, на катоде происходит реакция восстановления, а гидроксид серебра реагирует с ионами водорода с образованием серебра и воды.Благодаря электродной реакции ионы серебра анода непрерывно восстанавливаются к катоду с образованием прерывистых частиц металлического серебра , которые связаны пленкой воды и древовидно простираются к аноду.Миграция ионов серебра происходит не только на поверхности неорганической среды, но и диффундирует вглубь неорганической среды, вызывая увеличение в токе утечки, а в тяжелых случаях – полное короткое замыкание между двумя серебряными электродами, что приводит к пробою конденсатора.

🌗Миграция ионов может серьезно повредить слой серебра на поверхности положительного электрода.Между свинцовым припоем и слоем серебра на поверхности электрода находится оксид серебра с полупроводниковыми свойствами, что увеличивает эквивалентное последовательное сопротивление неорганического диэлектрический конденсатор, увеличивает потери металлической части и увеличивает потери конденсатора.Значение тангенса значительно увеличилось.

🌘По мере уменьшения активной площади положительного электрода соответственно будет уменьшаться и емкость конденсатора Поверхностное сопротивление изоляции снижается из-за наличия полупроводников оксида серебра на поверхности диэлектрика между двумя электродами из неорганического диэлектрика Когда миграция ионов серебра серьезна, между двумя электродами возводится дендритный серебряный мост, который значительно снижает сопротивление изоляции конденсатора.

✨Подводя итог, можно сказать, что миграция ионов серебра не только ухудшит электрические свойства негерметичных конденсаторов из неорганического диэлектрика, но также может привести к снижению напряженности поля пробоя диэлектрика и, в конечном итоге, к пробою конденсатора.

🌟Стоит отметить, что выход из строя низкочастотных керамических монолитных конденсаторов с серебряным электродом из-за миграции ионов серебра намного серьезнее, чем у других типов керамических диэлектрических конденсаторов, из-за одноразового процесса обжига и многослойной ламинированной структуры. этого конденсатора Во время первого процесса обжига серебряного электрода и керамического носителя серебро участвует в твердофазной реакции на поверхности керамического носителя и проникает в точку контакта керамического серебра, образуя граничный слой. Если керамическая среда недостаточно плотная, миграция ионов серебра может происходить не только на поверхности керамической среды, но и проникать в слой керамической среды после инфильтрации воды.Когда внешние электроды покрыты с обоих концов слоя ламинирования серебряная паста проникает в зазор, что снижает сопротивление изоляции поверхности диэлектрика и сокращает путь между электродами, что чревато o явление короткого замыкания при миграции ионов серебра.

3. Механизм пробоя керамических конденсаторов в условиях высокой влажности.

☀️Отказ из-за пробоя является распространенной и серьезной проблемой для полугерметичных керамических конденсаторов, работающих в условиях высокой влажности. Возникающее явление пробоя можно условно разделить на два типа: пробой диэлектрика и пробой поверхности к полюсу. Пробой диэлектрика можно разделить на ранний пробой и пробой из-за старения в зависимости от времени возникновения.Ранний пробой выявляет дефекты диэлектрических материалов конденсаторов и производственных процессов.Эти дефекты приводят к значительному снижению диэлектрической прочности керамических диэлектриков, так что под действием электрического поля в В условиях высокой влажности конденсаторы могут быть повреждены во время испытания выдерживаемым напряжением или на ранней стадии эксплуатации. Происходит электрический пробой. Пробой из-за старения в основном относится к категории электрохимического пробоя. Пробой керамических конденсаторов из-за электролитического старения стал довольно распространенной проблемой из-за к миграции серебра в керамических конденсаторах.

🌈Проводящие дендриты, образующиеся в результате миграции, могут локально увеличить ток утечки, что может привести к тепловому пробою и вызвать поломку или сгорание конденсатора.Тепловой пробой происходит в основном в трубчатых или дискообразных небольших фарфоровых диэлектрических приборах, поскольку местный нагрев при пробое сильно , а более тонкие стенки трубок или меньшие по размеру фарфоровые тела легко сжечь или сломать.

⛄️Кроме того, в керамическом диэлектрике, состоящем в основном из диоксида титана, в условиях нагрузки также может происходить реакция восстановления диоксида титана, так что ион титана меняется с четырехвалентного на трехвалентный.Старый керамический диэлектрик значительно снижает диэлектрическую прочность конденсатора , что может вызвать удар конденсатора.Наденьте.Поэтому электролитический пробой таких керамических конденсаторов более серьезен, чем у керамических диэлектрических конденсаторов без диоксида титана.

☃️Электрическое поле между электродами конденсатора с миграцией ионов серебра сильно искажено, а поверхность керамического диэлектрика конденсируется пленкой воды в среде с повышенной влажностью, что вызывает напряжение коронного разряда на краевой поверхности конденсатора. значительно упасть, и явление летания между поверхностными электродами происходит в рабочих условиях. В тяжелых случаях это приведет к пробою летящего солитера между электродами на поверхности конденсатора. Поверхностный пробой связан с такими факторами, как емкостная структура, межэлектродное расстояние, напряжение нагрузки, гидрофобность и влагопроницаемость защитного слоя Основная причина пробоя летящего одиночного между полюсами на поверхности кромки заключается в том, что количество кромки, оставшейся в диэлектрике, невелико. При работе во влажной среде миграция ионов серебра и образование поверхностной водной пленки повышают сопротивление изоляции. краевой поверхности конденсатора значительно падают, вызывая коронный разряд и, в конечном итоге, приводят к поражению электрическим током. при испытании выдерживаемым напряжением основным видом отказа является пробой диэлектрика, пока после 500 часов испытания основной вид отказа не переходит в одиночный пробой между полюсами между краем и поверхностью.

4. Улучшения в электродных материалах

🍭Керамические конденсаторы всегда использовали серебряные электроды.Миграция ионов серебра и последующее ускоренное старение титансодержащих керамических диэлектриков являются основными причинами выхода из строя керамических конденсаторов.Некоторые производители использовали никелевые электроды вместо серебряных при производстве керамические конденсаторы, а на керамической подложке используется химическое никелирование.Поскольку никель обладает лучшей химической стабильностью, чем серебро, и имеет низкую электрическую подвижность, производительность и надежность керамических конденсаторов улучшаются.

🍧Другим примером является монолитный низкочастотный керамический диэлектрический конденсатор с серебром в качестве электрода.Поскольку серебряный электрод и материал спекаются при 900 ℃ за один раз, плотный керамический диэлектрик не может быть получен, и имеется большая пористость.Флюс оксид бария будет проникать внутрь фарфорового тела и полагаться на хорошую инфильтрационную способность «взаимного сплавления» между оксидом бария и серебром при высокой температуре, так что тепловая диффузия происходит внутри электрода и среды, которая представляет собой макроскопический «фарфор». Явление «поглощения». серебра. После того, как серебро попадает в фарфоровый корпус вместе с оксидом бария, эффективная толщина среды значительно уменьшается, что приводит к снижению сопротивления изоляции и надежности продукта. электроды надежности монолитных конденсаторов, вместо электродов, которые обычно содержат оксид бария, используются серебряно-палладиевые электроды, а также добавляется 1% стеклянной фритты 5#. Формула материала.Он устраняет термическую диффузию металлического электрода в керамический диэлектрический слой во время первого спекания при высокой температуре, что может способствовать спеканию и уплотнению керамического материала, так что производительность и надежность продукта значительно улучшаются. , По сравнению с оригинальным процессом и диэлектрическими материалами надежность конденсатора повышается на 1-2 порядка.

5. Разрушение многослойных керамических конденсаторов.

Анализ отказов керамический конденсатор:🤹Самым частым выходом из строя ламинированных керамических конденсаторов является разрушение, которое определяется хрупкостью диэлектрика ламинированных керамических конденсаторов.Поскольку ламинированный керамический конденсатор приваривается непосредственно к печатной плате, он напрямую подвергается различным механическим воздействиям со стороны схемы платы, в то время как освинцованный керамический конденсатор может поглощать механическое напряжение от печатной платы через контакты, поэтому для ламинированных керамических конденсаторов механическое напряжение, вызванное различными коэффициентами теплового расширения или изгибом печатной платы, будет наиболее важным фактором для разрыва слоистые керамические конденсаторы.

6. Анализ разрушения многослойных керамических конденсаторов

🤹На рис. 3.47 показана схема разрушения многослойного керамического конденсатора после воздействия механической силы.

Анализ отказов керамический конденсаторРисунок 3.47

🧸После механического разрушения многослойного керамического конденсатора расстояние между изоляциями в месте излома будет меньше напряжения пробоя, что приведет к возникновению электрического разряда между двумя или более электродами и полному повреждению многослойного керамического конденсатора.Микроструктура поперечного сечения слоистый керамический конденсатор с разрядом между электродами после механического разрушения показан на рис. 3.48.

Анализ отказов керамический конденсаторРисунок 3.48

Анализ отказов керамический конденсатор:🎸Основные методы предотвращения механического разрушения ламинированных керамических конденсаторов: максимально уменьшить изгиб печатной платы, уменьшить нагрузку керамического конденсатора на печатную плату и уменьшить разницу между коэффициентом теплового расширения многослойный керамический конденсатор и печатная плата механическое напряжение.

🪕Как уменьшить нагрузку ламинированного керамического конденсатора на печатную плату, будет описано отдельно ниже и не будет повторяться здесь.Уменьшить механическое напряжение, вызванное разницей коэффициентов теплового расширения между ламинированным керамическим конденсатором и печатной платой , что можно облегчить подбором конденсатора с малым размером корпуса.Например, для печатной платы на алюминиевой основе следует максимально использовать корпус до 1810. Это можно решить методом множественного параллельного соединения или методом ламинирования, а также может быть решена керамическим конденсатором в виде корпуса со штифтами.

7. Электродные выводы многослойных керамических конденсаторов оплавляются и осыпаются.

Анализ отказов керамический конденсатор:🥑При пайке волной припоя ламинированной керамики контейнером может произойти оплавление кончика электрода припоем.Основная причина в том, что ламинированные керамические конденсаторы при пайке волной припоя долгое время находились в контакте с высокотемпературным припоем. В настоящее время многослойная керамика на рынке делится на контейнеры, подходящие для процесса пайки оплавлением и процесса пайки волной.Если он подходит для пайки оплавлением, ламинированные керамические конденсаторы, полученные в этом процессе, используются для пайки волной припоя, а явление плавления и осыпания электродные выводы многослойных керамических конденсаторов.Временные характеристики высокотемпературного припоя, которые могут выдерживать электродные выводы многослойных керамических конденсаторов при различных процессах сварки, подробно описаны в применимых мерах предосторожности для многослойных керамических конденсаторов, которые здесь не повторится.

🍓Способ устранения очень прост, то есть при использовании процесса пайки волной припоя используйте ламинированные керамические конденсаторы, которые максимально соответствуют процессу пайки волной припоя, или максимально не используйте процесс пайки волной припоя.