钽电容器和独石电容器应用中的失效分析

钽电容器和独石电容器应用中的失效分析
樊晓团 胡圣 西安微电子技术研究所（西安710054）
1前言
　　对于有极性的钽电容器来说，人们最容易想到的是极性接反引起的击穿失效。通过多次分析实例来看，这种失效原因在实际工作中出现的可能性较小，常常出现的是一种较为隐蔽的原因所导致的失效—焊接温度高、焊接持续时间长。而独石瓷介电容器本身为无极性电容器，但在失效分析过程中发现，有些独石电容器表现出与极性明显相关，即两个不同方向的漏电流相差很显著，这正是电容器介质中离子迁移的实际表现，采用环氧树脂固封后研磨，发现此类电容器的失效原因是电容器的质量隐患所致，受其制造工艺过程的复杂性影响。
2固体电解质钽电容器的失效分析
　　某型号机器在随机振动过程中，±15V电压降至5V左右，后经检查发现该电容器短路，在整机板上的连接如图1所示。
　　测试发现，电容器正负极间已经短波，其阻值约为0.1Ω。与原始失效现象一致。采用BT1505型X光机透视观察，看到电容器内部阳极一端空腔内有一块较大的多余物，其X光机下的形貌如图2所示。将电容器振动后在X光机下换不同角度的观察，发现多余物可以移动。然后分别将电容器进行摇晃、振动、翻转，重新测试，电容器时而短路，时而正常。证实电容器失效确是因内部多余物引起时断时通。仔细进行解剖分析，剥除电容器阴极金属外壳，暴露出阳极内芯，取出内部多余物，在显微镜下检查，此多余物为焊锡，如图3所示。取出电容器腔体内的多余焊锡后，用数字电桥测试仪测试电容值，结果正常，100Hz条件下为100.8μf,1kHz条件下为99.5μf。
　　该钽电容器因腔体内部有焊锡多余物，在振动试验中引起短路失效，产生多余物的原因是焊接不当，如铬铁温度高，持续时间长，引起电容器内钽丝与阳极引线熔焊的焊锡受热后流出所致。因此我们建设：（1）在焊接器电容器的过程中应尽量缩短焊接时间，以免使电容器内焊锡熔化变为多余物，引起短路失效；（2）进行X射线透视观察，淘汰有多余物的电容器。用户接到分析报告后返回焊接过程检查，证实是工作人员镀锡时不慎将电容器浸入锡锅较深且放置时间较长引起的。类似失效情况还有几例，所以此类问题应引起足够重视。