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電容失效分析

電容失效，指的是電容器在工作過程中由于各種原因?qū)е缕湫阅芟陆祷蛲耆珕适Чδ艿默F(xiàn)象。電容失效分析是對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行的系統(tǒng)性研究，以確定失效的原因并采取相應(yīng)措施以提高電容器的可靠性和壽命。

電容失效的原因多種多樣，主要包括：

1. 材料老化：電容器內(nèi)部使用的絕緣材料和電極材料會(huì)隨著時(shí)間老化，導(dǎo)致性能下降。

2. 溫度影響：高溫會(huì)加速電容器內(nèi)部材料的老化過程，降低其使用壽命。

3. 電壓應(yīng)力：長期工作在高電壓下，電容器可能會(huì)因電壓應(yīng)力而損壞。

4. 機(jī)械應(yīng)力：機(jī)械振動(dòng)或沖擊可能導(dǎo)致電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞。

5. 環(huán)境因素：如濕度、腐蝕性氣體等環(huán)境因素也會(huì)影響電容器的性能。

6. 設(shè)計(jì)缺陷：電容器設(shè)計(jì)不當(dāng)，如電極間距過小，也可能導(dǎo)致早期失效。

7. 制造缺陷：生產(chǎn)過程中的缺陷，如雜質(zhì)、氣泡等，可能導(dǎo)致電容器性能不穩(wěn)定。

電容失效分析通常包括以下幾個(gè)步驟：

• 故障檢測(cè)：通過電學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)電容器的異常表現(xiàn)。

• 失效模式識(shí)別：確定電容器失效的具體形式，如擊穿、漏電等。

• 原因分析：通過顯微鏡檢查、化學(xué)分析等手段找出失效的根本原因。

• 改進(jìn)措施：根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)電容器的設(shè)計(jì)、材料選擇或生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)。

通過電容失效分析，可以提高電容器的可靠性，延長其使用壽命，對(duì)于電子設(shè)備的整體性能和穩(wěn)定性具有重要意義。

一、電容失效分析案例背景

某電容，在30V直流電壓下，電容值衰減超過70%，現(xiàn)需分析其失效的原因。

二、電容失效分析過程

1、外觀檢查

1#樣品外觀圖

2#樣品外觀圖

說明：光學(xué)顯微鏡檢查表面未見明顯異常。

2、CT掃描分析

 1#樣品CT掃描形貌圖

說明：CT掃描檢查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。

3、C-V曲線測(cè)試

1#樣品CV測(cè)試結(jié)果

2#樣品CV測(cè)試結(jié)果

說明：測(cè)試結(jié)果說明：1#樣品C30V=0.44~0.50uF，2#樣品C30V=0.43~0.44uF.

4、切片檢查

1#樣品SEM圖

2#樣品SEM圖

說明：將1#樣品和2#樣品分別切片，然后在金相顯微鏡下放大拍照觀察 MLCC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，1#樣品電容內(nèi)部存在鎳瘤及熱應(yīng)力裂紋，2#樣品未見異常。

5、EDS成分分析

1#樣品EDS元素分析譜圖

2#樣品EDS元素分析譜圖

說明：通過對(duì)樣品剖面 SEM/EDS 分析， 1#樣品電容內(nèi)部電極層不連續(xù)，存在明顯鎳瘤；其鎳瘤周圍多條向外延伸裂紋并在裂縫通道內(nèi)發(fā)現(xiàn)明顯碳化痕跡，此為熱應(yīng)力裂紋裂紋的存在直接導(dǎo)致電容性能異常；而2#樣品電容內(nèi)部電極層連續(xù)陶瓷介質(zhì)層致密未發(fā)現(xiàn)孔洞及鎳瘤，電容性能良好。

三、電容失效分析結(jié)論

綜合測(cè)試分析可知,導(dǎo)致產(chǎn)品測(cè)試異常的原因?yàn)椋弘娙荼旧碣|(zhì)量問題,其內(nèi)部存在鎳瘤,鎳瘤的存在使熱應(yīng)力裂紋的萌生產(chǎn)生了可能。

四、電容失效分析建議

對(duì) MLCC 每批來料進(jìn)行抽檢做切片分析,觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在來料不良問題。

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