怎样分析陶瓷电容失效?
分析陶瓷电容器,可能会出现以下的失效形式:
1.潮湿对电参数恶化的影响
空气中湿度过高时,水膜凝聚在电容器外壳表面,可使电容器的表面绝缘电阻下降。此外,对于半密封结构电容器来说,水分还可渗透到电容器介质内部,使电容器介质的绝缘电阻绝缘能力下降。因此,高温、高湿环境对电容器参数恶化的影响极为显著。经烘干去湿后电容器的电性能可获改善,但是水分子电解的后果是无法根除的。例如,电容器的工作于高温条件下,水分子在电场作用下电解为氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-),引线根部产生电化学腐蚀。即使烘干去湿,也不可能使引线复原。
2.银离子迁移的后果
无机介质电容器多半采用银电极,半密封电容器在高温条件下工作时,渗入电容器内部的水分子产生电解。在阳极产生氧化反应,银离子与氢氧根离子结合生产氢氧化银;在阴极产生还原反应,氢氧化银与氢离子反应生成银和水。由于电极反应,阳极的银离子不断向阴极还原成不连续金属银粒,靠水膜连接成树状向阳极延伸。银离子迁移不仅发生在无机介质表面,还能扩散到无机介质内部,引起漏电流增大,严重时可使用两个银电极之间完全短路,导致电容器击穿。
3.高温条件下陶瓷电容器击穿机理
半密封陶瓷电容器在高湿度环境条件下工作时,发生击穿失效是比较普遍的严重问题。所发生的击穿现象大约可以分为介质击穿和表面极间飞弧击穿两类。介质击穿按发生时间的早晚又可分为早期击穿与老化击穿两种,早期击穿暴露了电容介质材料与生产工艺方面存在的缺陷,这些缺陷导致陶瓷介质介电强度显著降低,以至于在高湿度环境的电场作用下,电容器在耐压试验过程中或工作初期,就产生电击穿。老化击穿大多属于电化学击穿范畴。由于陶瓷电容器银的迁移,陶瓷电容器的电解老化击穿已成为相当普遍的问题。银迁移形成的导电树枝状物,使漏电流局部增大,可引起热击穿,使电容器断裂或烧毁。热击穿现象多发生在管形或圆片形的小型瓷介质电容器中,因为击穿时局部发热严重,较薄的管壁或较小的瓷体容易烧毁或断裂。
4.电极材料的改进
陶瓷电容器一直使用银电极。银离子迁移和由此而引起含钛陶瓷介质的加速老化是导致陶瓷电容器失效的主要原因。有的厂家生产陶瓷电容器已不用银电极,而改用镍电极,在陶瓷基片上采用化学镀镍工艺。由于镍的化学稳定性比银好,电迁移率低,提高了陶瓷电容器的性能和可靠性。
又如,以银做电极的独石低频瓷介质电容器,由于银电极和瓷料在900℃下一次烧结时瓷料欠烧不能获得致密的陶瓷介质,存在较大的气孔率;此外银电极常用的助溶剂氧化钡会渗透到瓷体内部,在高温下依靠氧化钡和银之间良好的浸润“互熔”能力,使电极及介质内部出现热扩散现象,即宏观上看到的“瓷吸银”现象。银伴随着氧化钡进入瓷体中后,大大减薄了介质的有效厚度,引起产品绝缘电阻的减少和可靠性的降低。为了提高独石电容器的可靠性,改用银-钯电极代替通常含有氧化钡的电极,并且在材料配方中添加了1%的5#玻璃粉。消除了在高温下一次烧结时金属电极向瓷介质层的热扩散现象,能促使瓷料烧结致密化,使得产品的性能和可靠性有较大提高,与原工艺和介质材料相比较,电容器的可靠性提高了1~2个数量级。
5.叠片陶瓷电容器的断裂
叠片陶瓷电容器最常见的失效是断裂,这是叠片陶瓷电容器自身介质的脆性决定的。由于叠片陶瓷电容器直接焊接在电路板上,直接承受来自电路板的各种机械应力,而引线式陶瓷电容器则可以通过引脚吸收来自电路板的机械应力。因此,对于叠片陶瓷电容器来说,由于热膨胀系数不同或电路板弯曲所造成的机械应力将是叠片陶瓷电容器断裂的最主要因素。
6.叠片陶瓷电容器的断裂分析
叠片陶瓷电容器机械断裂后,断裂处的电极绝缘间距将低于击穿电压,会导致两个或多个电极之间的电弧放电而彻底损坏叠片陶瓷电容器。
叠片陶瓷电容器机械断裂的防止方法主要有:尽可能地减少电路板的弯曲,减小陶瓷贴片电容在电路板上的应力,减小叠片陶瓷电容器与电路板的热膨胀系数的差异而引起的机械应力。
如何减小叠片陶瓷电容器在电路板上的应力将在下面另有叙述,这里不再赘述。减小叠片陶瓷电容器与电路板的热膨胀系数的差异而引起的机械应力,可以通过选择封装尺寸小的电容器来减缓,如铝基电路板应尽可能用1810以下的封装,如果电容量不够可以采用多只并联的方法或采用叠片的方法解决,也可以采用带有引脚的封装形式的陶瓷电容器解决。
7.叠片陶瓷电容器电极端头被熔淋
在波峰焊焊接叠片陶瓷电容器时可能会出现电极端头被焊锡熔掉了。其原因主要是波峰焊叠片陶瓷电容器接触高温焊锡的时间过长。现在在市场上的叠片陶瓷电容器分为适用于回流焊工艺的和适用于波峰焊工艺的,如果将适用于回流焊工艺的叠片陶瓷电容器用于波峰焊,很可能发生叠片陶瓷电容器电极端头的熔淋现象。关于不同焊接工艺下叠片陶瓷电容器电极端头可以承受的高温焊锡的时间特性,在后面的叠片陶瓷电容器的适用注意事项中有详尽叙述,这里不在赘述。
消除的办法很简单,就是在使用波峰焊工艺时,尽可能地使用符合波峰焊工艺的叠片陶瓷电容器;或者尽可能不采用波峰焊工艺。
一、高压瓷片电容高压瓷片电容器,就是以陶瓷材料为介质的电容器
高压瓷片电容器,一个主要的特点就是体积小耐压高
高压瓷片电容就是以陶瓷材料为介质的圆板电容器,在“瓷片”电容器中一般DC50v以下叫低压,DC50V~500V为中高压,DC1000v~6000v和为高压,安规Y电容也是属于高压,DC6000v以上为超高压
2KV、3KV电压很常见
常用于高压场合
高压瓷片电容作用具有耐磨直流高压的特点,适用于高压旁路和耦合电路中,其中的低耗损高压圆片具有较低的介质损耗,特别适合在电视接收机和扫描等电路中使用
二、瓷片电容规格有哪些瓷片电容用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成的电容器
瓷片电容(瓷介电容)作用主要有三个方面:1.容量损耗随温度频率具高稳定性2.特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性3.高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构
通常用于高稳定振荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器如消除高频干扰
瓷片电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿
陶瓷有I类瓷,II类瓷,III类瓷之分,I类瓷,NP0,温度特性,频率特性和电压特性佳,因介电常数不高,所以容量做不大II类瓷,X7R次之,温度特性和电压特性较好III类瓷,介电常数高,所以容量可以做很大,但温度特性和电压特性不太好
瓷片电容器一般体积不大
另外,再强调一个重要特点:瓷介电容器击穿后,往往呈短路状态
(这是它的弱点)而薄膜电容器失效后,一般呈开路状态瓷片电容规格Ⅱ类瓷也叫做高介电常数型(HighDielectricConstantType),是适用於作旁路、耦合或用在对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中的具有高介电常数的一种电容器
该类陶瓷介质是以在类别温度范围内电容量非线性变化来表徵
其特性符合以下标准:用途:1).旁路和耦合2).对Q值和容量稳定性要求一般的分步电路
三、电容的识别方法电容器耐压的标注有一种是采用一个数字和一个字母组合而成
数字表示10的幂指数,字母表示数值,单位是V(伏)
字母ABCDEFGHJKZ耐压值1.01.251.62.02.53.154.05.06.38.09.01J代表6.3*10=63V2G代表4.0*100=400V3A代表1.0*1000=1000V由于电容体积要比电阻大,所以一般都使用直接标称法
如果是10n,那么就是10nF,同样100p就是100pF
如果是4n7就是4.7nF,不标单位的直接表示法:用1~4位数字表示,即指数标识,容量单位为pF,如独石和一些瓷片电容,一般就用指数形式,471就代表47×10^1pF=470pF
瓷片电容也有直接标识容量的,单位就是pF
钽电容,一般直接标识数值,常见单位莡F
(电容数字标识部分由pongo网友补充,在此表示感谢!)色码表示法:沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一,二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF)颜色意义:黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9
电容的识别:看它上面的标称,一般有标出容量和正负极,比如钽电容上,有白线的一端就是正极,另外像电解电容,就用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负
电阻电容序列值电容容值系列
瓷片电容是瓷片电容又称圆片瓷介电容分为高压瓷片电容和低压瓷片电容等,高压瓷片电容有哪些特点?瓷片电容规格有哪些呢,下面小编来向你介绍!一、高压瓷片电容高压瓷片电容器,就是以陶瓷材料为介质的电容器
高压瓷片电容器,一个主要的特点就是耐压高
高压瓷片电容就是以陶瓷材料为介质的圆板电容器,在“瓷片”电容器中一般DC50v以下叫低压,DC100V~500V为中高压,DC1000v~6000v和为高压,安规Y电容也是属于高压,DC6000v以上为超高压
2KV、3KV电压很常见
常用于高压场合
高压瓷片电容作用具有耐磨直流高压的特点,适用于高压旁路和耦合电路中,其中的低耗损高压圆片具有较低的介质损耗,特别适合在电视接收机和扫描等电路中使用
二、瓷片电容规格有哪些瓷片电容用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成的电容器
瓷片电容(瓷介电容)作用主要有三个方面:1.容量损耗随温度频率具高稳定性2.特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性3.高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构
通常用于高稳定振荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器如消除高频干扰
瓷片电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿
陶瓷有I类瓷,II类瓷,III类瓷之分,I类瓷,NP0,温度特性,频率特性和电压特性佳,因介电常数不高,所以容量做不大II类瓷,X7R次之,温度特性和电压特性较好III类瓷,介电常数高,所以容量可以做很大,但温度特性和电压特性不太好
瓷片电容器一般体积不大
另外,再强调一个重要特点:瓷介电容器击穿后,往往呈短路状态
(这是它的弱点)而薄膜电容器失效后,一般呈开路状态瓷片电容规格Ⅱ类瓷也叫做高介电常数型(HighDielectricConstantType),是适用於作旁路、耦合或用在对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中的具有高介电常数的一种电容器
该类陶瓷介质是以在类别温度范围内电容量非线性变化来表徵
其特性符合以下标准:用途:1).旁路和耦合2).对Q值和容量稳定性要求一般的分步电路
三、电容的识别方法电容器耐压的标注有一种是采用一个数字和一个字母组合而成
数字表示10的幂指数,字母表示数值,单位是V(伏)
字母ABCDEFGHJKZ耐压值1.01.251.62.02.53.154.05.06.38.09.01J代表6.3*10=63V2G代表4.0*100=400V3A代表1.0*1000=1000V由于电容体积要比电阻大,所以一般都使用直接标称法
如果是10n,那么就是10nF,同样100p就是100pF
如果是4n7就是4.7nF,不标单位的直接表示法:用1~4位数字表示,即指数标识,容量单位为pF,如独石和一些瓷片电容,一般就用指数形式,471就代表47×10^1pF=470pF
瓷片电容也有直接标识容量的,单位就是pF
钽电容,一般直接标识数值,常见单位莡F
(电容数字标识部分由pongo网友补充,在此表示感谢!)色码表示法:沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一,二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF)颜色意义:黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9
电容的识别:看它上面的标称,一般有标出容量和正负极,比如钽电容上,有白线的一端就是正极,另外像电解电容,就用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负
电阻电容序列值电容容值系列
简单的介绍了下瓷片电容,希望能让亲们重新了解高压瓷片电容,瓷谷电子专业制造瓷片电容,安规Y电容30载,为您的安全生活提供有力保障,好质量的瓷片电容请联系瓷谷电子,,24小时热线免费咨询
472是电容的标明容量,表示4700PF的电容。
472=47*10^2=47*100=4700pF,前两位是有效数字,后一位是位数。
一般小于1UF的电容会使用用这种标法,47是固定的,后面2的意思就是两个零,就是4700PF,同样,后面数字是3就是3个零,473就是47000PF,471就是470PF,475就是4.7UF,类推。一般最大标到XX5,也就是UF。
扩展资料:
电容的标志方法:
1、直标法:用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。
2、文字符号法:用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位:P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容,其允许偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F——±1pF。
3、色标法:和电阻的表示方法相同,单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置靠近正极引出线的根部,所表示的意义如下所示(前面是颜色,后面是耐压):
黑-4V、棕-6.3V、 红-10V 、橙-16V、 黄-25V 、绿-32V 、蓝-40V 、紫-50V、 灰-63V。
4、进口电容器的标志方法:进口电容器一般有6项组成。
第一项:用字母表示类别。
第二项:用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。
第三项:温度补偿型电容器的温度特性,有用字母的,也有用颜色的。
第四项:用数字和字母表示耐压,字母代表有效数值,数字代表被乘数的10的幂。
第五项:标称容量,用三位数字表示,前两位为有效数值,第三为是10的幂。当有小数时,用R或P表示。普通电容器的单位是pF,电解电容器的单位是uF。
第六项:允许偏差。用一个字母表示,意义和国产电容器的相同。也有用色标法的,意义和国产电容器的标志方法相同。
参考资料来源:百度百科-电容
除因温度冷热变化产生热应力导致开裂外,对于环氧包封型高压陶瓷电容,无论是留边型还是满银型电容都存在着电极边缘电场集中和陶瓷-环氧的结合界面等比较薄弱的环节
环氧包封的瓷片电容由于环氧树脂固化冷却过程体积收缩,产生的内应力以残余应力的形式保留在包封层中,并作用于陶瓷-环氧界面,劣化界面的粘结
在电场作用下,组成高压瓷片电容瓷体的钙钛矿型钛酸锶铁类陶瓷(SPBT)会发生电机械应力,产生电致应变
当环氧包封层的残余应力较大时,二者联合作用极可能造成包封与陶瓷体之间脱壳,产生气隙,从而降低电压水平
二:介质内空洞:导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染、烧结过程控制不当等
空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加
该过程循环发生,不断恶化,导致其耐压水平降低
三:包封层环氧材料因素:一般包封层厚度越厚,包封层破坏所需的外力越高
在同样电场力和残余应力的作用下,陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生气隙较为困难
另外固化温度的影响,随着固化温度的提高,高压瓷片电容的击穿电压会越高,因为高温固化时可以较快并有效地减少残余应力
随着整体模块灌胶后固化的高温持续,当达到或超过陶瓷电容器外包封层环氧树脂的玻璃转化温度,达到了粘流态,陶瓷基体和环氧界面的脱粘产生了气隙,此时的形变就很难恢复,这种气隙会降低陶瓷电容的耐压水平
四:机械应力裂纹:陶瓷体本身属于脆性较高的材料,在产生和流转过程中较大的应力可能造成应力裂纹,导致耐压降低
常见的应力源有:工艺过程电路板流转操作;流转过程中的人、设备、重力等因素;元件接插操作;电路测试;单板分割;电路板安装;电路板定位铆接;螺丝安装等
导致瓷片电容失效结论一:直接原因:陶瓷-环氧界面存在间隙,导致其耐压水平降低
二:间接原因:二次包封模块固化过程中产生了环氧材料应力收缩,致使陶瓷-环氧界面劣化,形成了弱点放电的路径
三:二次包封模块固化后,样品放置时间过短,其内部界面应力未完全释放出来,在陶瓷-环氧界面存在微裂纹,导致耐压水平降低