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贴片电解电容的故障原因和机理

返回列表 来源: 发布日期: 2018.08.28

铝电解电容器是由铝圆筒外壳做负极,里面装有液体电解质,插入一卷绕状的铝带做正极制成,还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化铝膜做介质。

1、失效模式

在所有无源元器件中,贴片铝电解电容的失效率最高。贴片电解的热损坏有以下两种损害模式。

(1)加电工作后漏电流过大导致的热炸裂。漏电流会随着温度和电压的升高而增大,在电气测试时,测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。质量不良的贴片电解电容通电工作不久,便会因为过大的漏电流产生的热能快速积聚而使内部液体电介质膨胀甚至汽化,电容器内部压力瞬间骤增。当铝壳内压力大于铝金属的抗拉强度时,就将导致贴片电解因过热而炸裂从而导致事故。

(2)非工作状态下温度超过安全的耐温范围时导致的鼓胀损坏。在经过长时间的存储之后,无论是否装配在设备中,贴片电解的漏电流都会增加,当周围温度较高时,这种趋势将更加显著。因为温度越高,液体电解质的挥发损耗越快,铝壳内的压力增大,当达到铝金属的塑变强度时,便使铝壳发生鼓胀。

非工作状态下的高温主要是在组装焊接过程中形成的,如下所述。

①手工焊接和波峰焊接 。由于手工焊接和波峰焊接时,只是引脚部分受热,通常每个焊点的焊接时间均严格控制在3±1S左右。因此,在铝壳内不会形成过热而导致内压增大的现象。例如,波峰焊接温度为260℃时不超过10S,手工焊接温度为350℃时不超过3S的工艺参数,即可满足不论是有铅还是无铅焊接时的工艺要求。

②再流焊接。与手工焊接和波峰焊接不同,再流焊接是属于一种浸泡式的焊接,即整个元器件都必须置于高温环境中,而且浸泡的时间都很长,一般都在60S以上。

解决措施

(1)采用钽电容代替铝电解电容:与铝电解电容相比,钽电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势,但是它的工作电压较低。

(2)采用耐高温(如260℃)的液体电解质适合无铅制造要求的铝电解电容。

(3)在满足无铅再流焊接质量要求的前提下,再流焊接的峰值温度应尽量控制在不超过250℃。

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