深度剖析关键电子元器件电解电容内部故障隐患 -凯发官网入口首页

深度剖析关键电子元器件电解电容内部故障隐患

电解电容在电子设备中起着至关重要的作用，它们主要用于直流电源电路，提供大容量、高耐压的电容器，以满足各种应用场景的需求，电解电容失效可能造成极大危害。

1、电路失效

我们收到从市场退回的pcb板，在波峰焊接后，个别pth孔出现上锡不良现象，pcb表面处理方式为osp。为了精准判定失效原因，我们将采用专业且详尽的检测分析方法，查找其失效原因。

2、安全隐患

电容电解失效可能引发高电压、高电流，威胁设备安全甚至导致火，甚至可能导致漏电流增加，触电风险上升。

3、性能下降与能耗增加

电气参数恶化致性能下降，同时增加额外功耗，导致能耗上升，影响设备效率与寿命。

4、维修成本增加

电解电容失效后，需要对设备进行维修或更换电容，这将增加维修成本和时间。特别是在一些关键设备中，电解电容的失效可能导致整个设备无法工作，对生产或运营造成重大影响。

近期我们发现 4pcs ng 电解电容底部都有鼓包的现象，然而电容鼓包位置未发现明显的电解液残留的痕迹，橡胶塞部位正常未发现有明显的抬起等异常现象。为了精准判定失效原因，我们将采用专业且详尽的检测分析方法，综合评估失效的条件、机制及影响因素。

测试分析

1 失效现象复现

对ng电解电容4ps进行容值，损耗测试。测试结果显示：ng1的容值明显低于功能ok1电容，损耗值也明显偏高，电容容值表现为大幅降低。

2 无损透视检查

利用无损透视检查，确认ng1内部结构是否存在异常。检查结果显示：内部结构完整，卷绕良好，内部未发现明显烧毁等异常现象。

3 解剖分析

解剖分析发现ng1电容电解内部电解液干枯，这是导致电容参数漂移的直接原因；芯子呈现焦黄色且发现多处黑点，电解纸与阴阳极箔粘结一起，无法分离，说明电容内部温度较高；芯子内部未发现明显的熔融烧现象，说明电容失效与电应力烧毁无直接相关性。

4 阴阳离子分析

对ng1、ok1进行阴阳离子分析，发现：ng1和ok1都发现有cl-离子，cl-离子为腐蚀性阴离子，电容内部会发生以下化学反应。在长时间通电使用后，电容内部发生化学反应，导致电容内部温度升高，内部压力过大，最终导致电容发生鼓包及参数漂移。ng1内部未检测到po43-，进一步说明内部可能发生了相关的化学反应。

5 切片分析

对ng1的阳极箔、ok1的阳极箔进行切片分析，确认失效样品内部是否发生反应。

结果说明：电容失效与电应力无直接相关性。阳极箔表面发现裂纹，裂纹位置及阳极箔表面都发现金属氧化物，说明内部发生了化学反应。金属化合物及裂纹延伸到al层表面，这会导致电容内部漏电流增大及电容内部温度身高，这与电容失效现象相吻合。

6 老化试验

由于电容是在产品中使用一年左右失效，为确认电容在使用一段时间后，是否会出现容值减少的现象。参考gb/t 5993-2003 ，gb/t 2693-2001，取3pcs同批次（ok1~ok3）进行加速老化试验后测量电容容值的变化情况。

在老化试验后，取ok1~ok2进行开封观察。

观察结果显示：老化试验后电容芯子都呈焦黄色，与ng1芯子颜色接近，且ok1也发现有与ng1接近的黑点，只是存在程度上的差异。

老化试验显示：电容在使用一段时间后会出现容值衰减及芯子变黑的现象。

结论

电容失效的直接原因为电容内部发生了腐蚀反应，导致电容内部发热，内部压力增大及电解液干枯。根本原因为电容内部存在腐蚀性元素。

建议：

1、dpa（破坏性物理分析）

通过x射线、sem等非破坏性检测初步检查外观与结构，随后进行机械开帽与解剖，深入检查电解液、电解纸/膜及引脚焊接，精准定位失效源头如干涸、短路或断路有助于提升产品的可靠性和质量。

2、电路设计排查

需确认电容选型符合设计要求，包括容量、耐压及esr等，并优化布局与连接，确保信号与电源稳定，同时关注热环境，防止过热影响性能。

3、失效分析和可靠性评价

通过系统检测、分析和测试，确定其失效原因、模式和机理，从而提出改进措施，改善产品质量。

4、环境控制

控制存储和使用电容器的环境条件，如温度、湿度等，以延长电容器的寿命。

总之，电解电容失效的危害是多方面的，需要引起足够的重视。失效分析在提高电路稳定性和可靠性、为产品改进提供依据、提高产品信誉和市场竞争力以及技术反馈和进步等方面都发挥着重要作用。

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