中心議題：

• 電容的選用注意事項(xiàng)
• 電容的安裝注意事項(xiàng)
• 電容的低電壓失效機(jī)理
• 電容引腳斷裂失效的機(jī)理和解決方法

電容的選用注意事項(xiàng)

在確認(rèn)使用及安裝環(huán)境時(shí)，作為按產(chǎn)品樣本設(shè)計(jì)說明書所規(guī)定的額定性能范圍內(nèi)使用的電容器，應(yīng)當(dāng)避免在下述情況下使用：

a、高溫(溫度超過最高使用溫度);
b、過流(電流超過額定紋波電流)，施加紋波電流超過額定值后，會(huì)導(dǎo)致電容器體過熱，容量下降，壽命縮短;
c、過壓(電壓超過額定電壓)，當(dāng)電容器上所施加電壓高于額定工作電壓時(shí)，電容器的漏電流將上升，其電氧物性將在短期內(nèi)劣化直至損壞;
d、施加反向電壓或交流電壓，當(dāng)直流鋁電解電容器按反極性接入電路時(shí)，電容器會(huì)導(dǎo)致電子線路短路，由此產(chǎn)生的電流會(huì)引致電容器損壞。若電路中有可能在負(fù)引線施加正極電壓，選用無極性電容器;
e、使用于反復(fù)多次急劇充放電的電路中，如快速充電用途，其使用壽命可能會(huì)因?yàn)槿萘肯陆?，溫度急劇上升等而縮減;
f、在直接與水、鹽水、油類相接觸或結(jié)露的環(huán)境、充滿有害氣體的環(huán)境(硫化物、氨水等)、直接日光照射、臭氧、紫外線及有放射性物質(zhì)的環(huán)境、振動(dòng)及沖擊條件超過了樣本及說明書規(guī)定范圍的惡劣環(huán)境下，禁止使用電容器;
g、電容器安裝時(shí)，電容器防爆閥上方留有空間、爆閥上方避免配線及安裝其他元件、電容器四周及電路板避免安裝發(fā)熱元件。

電容安裝的注意事項(xiàng)

a、用過的電容器不能再使用，但作為周期檢查可卸下來測(cè)試電性能;
b、如果電容器已充電，使用前要用一個(gè)約1kΩ的電阻放電;
c、如果電容器在超過35℃，濕度大于70%的條件下存放，其漏電流可能上升，使用前可通過一個(gè)約1kΩ的電阻施加額定電壓處理;
d、安裝前要確認(rèn)電容器的額定容量、電壓和極性;
e、掉在地面的電容器不要使用;
f、變形的電容器不要使用;
g、電容器的正負(fù)引線間距應(yīng)與PCB板焊孔的位置相吻合。若將電容器強(qiáng)行插入孔距不配套的電路板，會(huì)有應(yīng)力作用于引出線，會(huì)導(dǎo)致電容器短路或漏電流上升;
h、安裝時(shí)把電容器引腳或焊針插入PCB板，直到電容器底部貼到PCB板表面;
i、不要施加超過規(guī)定的機(jī)械壓力。當(dāng)拉力施加到電容器引出線，該拉力將作用于電容器內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致電容器內(nèi)部短路，開路或漏電流上升。在電容器焊裝到電路板，不強(qiáng)烈搖動(dòng)電容器。

電容低電壓失效的機(jī)理

在電路設(shè)計(jì)中，有一種常見的認(rèn)識(shí)，“器件的裕度設(shè)計(jì)在沒有把握的情況下，余量盡可能大就會(huì)可靠”，事實(shí)上這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。對(duì)于安規(guī)電容來說，耐壓余量留的太大，也會(huì)導(dǎo)致一種失效，稱之為“低電壓失效”。

低電壓失效的機(jī)理是介質(zhì)漏電流的存在。在較大濕度情況下，因?yàn)殡娙莸牟幻芊庑?，?huì)導(dǎo)致潮氣滲入，在電容兩極加電壓時(shí)，滲入的潮氣表面會(huì)因其導(dǎo)電性形成漏電流，過量的漏電流會(huì)使電容的儲(chǔ)能特性大大降低，結(jié)果就表現(xiàn)為電容的特性喪失。這個(gè)現(xiàn)象在濕度儲(chǔ)存試驗(yàn)后加電運(yùn)行時(shí)最容易出現(xiàn)。

但經(jīng)過一段時(shí)間(不少于2h)的高溫儲(chǔ)存后，再開機(jī)，該電容的性能又可以恢復(fù)。

或者將電容拆下，給兩端加較高電壓(不低于0.7倍額定電壓的電壓值，如50V的電容，加不低于35V，不高于50V的電壓)，加壓一小段時(shí)間后，再將電容焊上電路板，開機(jī)后，失效現(xiàn)象消失。

填充介質(zhì)中，滲入潮氣，會(huì)形成如圖所示的漏電流通路，其上會(huì)產(chǎn)生漏電流，導(dǎo)通通路上有電阻，因此會(huì)產(chǎn)生熱量I2R，當(dāng)電容的額定耐壓值較大，而實(shí)際施加的電壓很小時(shí)(如施加10%的額定耐壓)，熱量很小，不足以使潮氣揮發(fā)掉，因此表現(xiàn)為電容失效。但施加的電壓較大時(shí)，相同的電阻值，卻能產(chǎn)生較大的熱量，熱量會(huì)使潮氣快速揮發(fā)，電容特性很快恢復(fù)。因此，電容的耐壓值降額幅度過大，容易引發(fā)低電壓失效。一般以按照**降額到額定值的70%為宜。

高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)后，潮氣在高溫下快速揮發(fā)，電容特性可恢復(fù)。
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電容引腳斷裂失效的機(jī)理和解決方法

環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)(ESS試驗(yàn))是考核產(chǎn)品整機(jī)質(zhì)量的常用手段。在ESS試驗(yàn)中，隨機(jī)振動(dòng)的應(yīng)力旨在考核產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、裝配、應(yīng)力等方面的缺陷。體積較大的電容，在焊接后，如果沒有施加單獨(dú)的處理措施，在振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)容易發(fā)生引腳斷裂的問題。這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是運(yùn)輸振動(dòng)、運(yùn)行振動(dòng)、沖擊碰撞跌落的應(yīng)力條件。

斷裂的機(jī)理是應(yīng)力集中，一般發(fā)生在電容引出腳或焊盤連接點(diǎn)位置，如圖。當(dāng)振動(dòng)環(huán)境下，電容引出腳和焊盤連接點(diǎn)承受的將是整個(gè)電容橫向剪切和縱向拉伸方向的沖擊力，尤其當(dāng)電容較大的時(shí)候，如大的電解電容。

電容引腳斷裂機(jī)理示意圖

此現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理簡(jiǎn)單，解決方案也不復(fù)雜，常規(guī)經(jīng)驗(yàn)是在電容的底部涂1圈硅橡膠GD414以粘接固定，但這種處理方式是不行的。

硅橡膠拉伸強(qiáng)度為4-5MPa，伸長(zhǎng)率為100%-200%，分子間作用力弱，粘附性差，粘接強(qiáng)度低;用于粘接電容時(shí)，表面上看是固定住了，但實(shí)際上沖擊應(yīng)力較大的時(shí)候，硅橡膠的被拉伸程度較大，電容自身依然會(huì)受到較大的拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力;所以，固定用的材料推薦首選E-4X環(huán)氧樹脂膠，其拉伸強(qiáng)度大于83MPa，伸長(zhǎng)率小于9%，粘合性好，粘接強(qiáng)度高，收縮率低，尺寸穩(wěn)定。從性能上能明顯看出，E-4X環(huán)氧樹脂膠才能起到真正的固定作用。

對(duì)涂膠工序也須進(jìn)行細(xì)化，要求環(huán)氧膠固定電容高度達(dá)到電容本體的1/3，并在兩肋形成山脊?fàn)钪?，使電容與E-4X膠成為一體，振動(dòng)中不再顫振，引腳得到保護(hù)。

另外，除了涂膠固定，電路板裝配生產(chǎn)的流程也會(huì)引出，先裝配電容，再裝配其它元件，這樣，立式電容為最高點(diǎn)，周轉(zhuǎn)或放置時(shí)，易受到磕碰或外力而造成歪斜;更改工序，先裝配其它元件和粘接立柱再裝配高電容，這樣周轉(zhuǎn)或放置時(shí)，比電容稍高的立柱受力就保護(hù)了電容。

改進(jìn)工序前，先對(duì)電路板真空涂覆(在電容陶瓷面上形成約15μm厚的派埃林薄膜材料)，再涂硅橡膠固定。改進(jìn)后，先在電容上涂環(huán)氧膠，再在整個(gè)電路板真空涂覆，這樣在電容和膠外表面一體形成派埃林薄膜。由于派埃林薄膜表面粗糙度小于陶瓷面，膠在派埃林薄膜表而的接觸角大于陶瓷表面(接觸角越小潤濕效果越好)，改進(jìn)后固定效果更好。

對(duì)以上問題和解決方法做一個(gè)總結(jié)結(jié)論有三：
1、電容引腳斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂;
2、裝配方式設(shè)計(jì)不合理，固定膠粘接強(qiáng)度不夠和工藝不完善是導(dǎo)致引腳斷裂的原因;
3、改用環(huán)氧樹脂膠和調(diào)整生產(chǎn)流程從工程上解決此問題。