瓷片电容分高压瓷片电容及低压瓷片电容。在应用,为何会有失效?
从以下几点进行分析一:瓷片电容在电场作用下的击穿破坏遵循弱点击穿理论,而局部放电是产生弱点破坏的根源
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
不同的滤波电路,对电容的大小需求也不一样
高频滤波电路宜使用小容量电容,而低频滤波电路则需要大容量电容
使用小容量电容器的超高频滤波电路,大多使用瓷片电容;而使用大容量电容器的低频滤波电路,都使用电解电容
瓷片电容是“平板”结构的电容,简单来说就是两个平行金属片引出两个脚,中间用绝缘材料隔离形成的电容
这种结构电容量小,但容量稳定,等效电感很小
一个元件用在什么场合,等效电感是一个重要参数
瓷片电容的等效电感小,故可以用在高频场合,工作频率可以达到百兆以上,故它主要用于高频滤波电路
如果使用了一个电解和一个瓷片电容并联,就是让它们“高低搭配”,以取得更好的滤波效果
1、滤波电容本身产品质量问题,如制造工艺、材料不合格,所标容量与实际容量不符,使用时间长导致老化等都会引起烧坏。2、外围环境影响,如安装在散热不好的地方或靠近发热源,电容接线不好、接触不良等也易引起烧坏。3、谐波问题,谐波使滤波电容产生谐振,造成电容过电流,烧坏。
还有其他一些特殊原因,不一一列举,要对滤波电容烧坏的现场进行分析判断,逐步排查故障原因,有时候小细节也可能是导致其烧坏的原因。