CN115178501A - 一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法 - Google Patents

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郭鹏
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王鹏飞
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张雯
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Abstract

本发明提供的一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，步骤为：(1)抽样确定预定电压；(2)漏电流初值测量；(3)耐压测试，对固体电解质钽电容器进行恒流充电，剔除在规定时间内不能充电至预定电压的钽电容器；(4)漏电流终值测量；(5)合格筛选，根据筛选标准剔除耐压测试后不合格的固体电解质钽电容器电容器。本发明基于固体电解质钽电容器的自愈效应，在不损伤钽电容器的条件下，从固体电解质钽电容器中筛选出耐压性能低的电容器，并通过自愈机制的激活使钽电容器中存在的缺陷的电容进行自愈后再筛选，确保交付给用户的固体电解质钽电容器都具有较好的耐压能力，从而保证钽电容器的使用可靠性。

Description

一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法
技术领域
本发明涉及一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法。
背景技术
固体电解质钽电容器因体积效率高、工艺兼容性高、能够耐受各种严酷环境以及能够自愈等特点广泛用于消费电子、医疗电子、航空、航天等高端电子装备。
固体电解质钽电容器出厂前要经过包括模拟回流焊、温度冲击和高温电老化等一系列严酷的筛选试验，并通过浪涌电流测试剔除了不能耐受浪涌电流冲击的部分，但在实际使用过程中仍有个别经过浪涌电流测试的固体电解质钽电容器在电源接通的瞬间出现击穿失效，其主要原因是筛选合格的固体电解质钽电容器中存在极少部分的钽电容器在筛选过程中产生自愈效应但又未完全自愈，由于自愈降低了漏电电流，因此这些钽电容器在生产线末端的漏电电流测试期间未能被有效检测到，而这种未完全自愈的钽电容器由于耐压能力较低可能在现场应用中劣化发展而导致失效。额定电压下的高漏电电流值表示钽电容器存在缺陷，漏电电流超过标准要求的电容器在生产线末端测试时被剔除，但是额定电压下的低漏电电流并不能保证钽电容器中无缺陷。
如公开号为CN103990604B的一种片式固体电解质钽电容器的筛选方法，仅通过在规定时间内对电容充电，剔除在规定时间内电压达不到设定值的电容，然后测试剩下电容的首次击穿电压，将首次击穿电压作为最终耐压值，首先其并未测试电容的漏电电流，所以其仅淘汰了耐压能力弱的电容，并未剔除漏电电流大的电容，其次，其耐压筛选测试过程中并未对未完全自愈的电容进行筛选，由于自愈降低了漏电电流，并且使用的电压偏高具有破坏性,其检测钽电容器电介质缺陷的方法是击穿电压测试。低击穿电压值表明钽电容器电介质中存在明显缺陷，而接近形成电压的高击穿电压值表明钽电容器电介质中无缺陷或缺陷已完全自愈。尽管此方法的效率很高，但击穿电压测试具有破坏性，不能用固体电解质钽电容器的筛选。因此这些钽电容器在生产线末端的漏电电流测试期间未能被有效检测到，而这种未完全自愈的钽电容器由于耐压能力较低可能在现场应用中劣化发展而导致失效。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其步骤为：
(1)、抽样计算电容的预定电压Vp；
(2)、测量所有电容的室温漏电电流初始值LCpre；
(3)、在规定时间内以恒定电流向电容缓慢充电，保留电压达到预定电压Vp的电容，对保留的电容中出现压降后又恢复的恢复电压Vsn进行记录；固体电解质钽电容器在加压过程中，两端电压急剧降低又快速恢复的现象称为自愈。自愈过程通过将MnO2转化为高阻态锰氧化物隔绝电介质缺陷部位，从而降低钽电容器的漏电电流。自愈可能是不完全的，可能未能完全隔绝电介质中的缺陷，因此这部分钽电容器耐压能力较差。
(4)剔除恢复电压Vsn不随时间增长的电容；
(5)测量剩下电容的室温漏电电流终值LCpost；
(6)保留终值LCpost小于两倍初始值LCpre，且终值LCpost小于漏电电流标准值的电容。
所述预定电压Vp的计算步骤为：
以恒定电流对抽取的样本进行缓慢充电至其两端电压第一次下降，记录所有样本此时的电压为第一击穿电压，计算第一击穿电压的平均值和标准差，第一击穿电压平均值与第一击穿电压标准差之差为预定电压。
所述样本的数量不少于30只。
所述恒定电流的大小为10uA～750uA。
所述规定时间为30s～90s
本发明的有益效果在于：基于固体电解质钽电容器的自愈效应，在不损伤钽电容器的条件下，从固体电解质钽电容器中筛选出耐压性能低的电容器，并通过自愈机制的激活使钽电容器中存在缺陷的电容完全自愈后再筛选，确保交付给用户的固体电解质钽电容器都具有较好的耐压能力，从而保证钽电容器的使用可靠性。
附图说明
图1是本发明中充电至预定电压没有任何击穿自愈的固体电解质钽电容器的波形图；
图2是本发明中充电至预定电压出现击穿自愈现象且Vsn＞Vsn-1的固体电解质钽电容器的波形图；
图3是本发明中充电至预定电压出现击穿自愈现象且Vsn＜Vsn-1的固体电解质钽电容器的波形图；
图4是本发明中在规定时间内不能充电至预定电压的固体电解质钽电容器的波形图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其步骤为：
(1)、抽样计算电容的预定电压Vp；
(2)、测量所有电容的室温漏电电流初始值LCpre；
(3)、在规定时间内以恒定电流向电容缓慢充电，保留电压达到预定电压Vp的电容，对保留的电容中出现压降后又恢复的恢复电压Vsn进行记录；
(4)剔除恢复电压Vsn不随时间增长的电容；
(5)测量剩下电容的室温漏电电流终值LCpost；
(6)保留终值LCpost小于两倍初始值LCpre，且终值LCpost小于漏电电流标准值的电容。
所述预定电压Vp的计算步骤为：
以恒定电流对抽取的样本进行缓慢充电至其两端电压第一次下降，记录所有样本此时的电压为第一击穿电压，计算第一击穿电压的平均值和标准差，第一击穿电压平均值与第一击穿电压标准差之差为预定电压。
所述样本的数量不少于30只。
所述恒定电流的大小为10uA～750uA。
所述规定时间为30s～90s。
实施例：本实施例对1000只50V10μF固体电解质钽电容器进行筛选。
(1)在1000只电容器中抽取30只作为样本，以150uA的恒定电流充电，测量计算得到第一击穿电压平均值为126.48V，标准差为18.82V，预定电压为107.66V。
(2)测量所有50V10μF固体电解质电容的室温漏电电流初始值；
(3)以150μA的恒定电流将50V10μF固体电解质钽电容器充电至107.66V，并监测电容器两端的电压。有2只钽电容器在规定的60s时间内不能充电至107.66V的预定电压直接剔除，其电压曲线如图4所示；
有5只钽电容器在充电至107.66V预定电压的过程中出现了击穿自愈现象，有3只电容器的电压曲线如图3所示，将其剔除；
有两只电容器的电压曲线如图2所示，将其与其他合格的电容器一起进行漏电电流测试，得漏电电流终值，将漏电电流终值和两倍的漏电电流初值进行比对，漏电电流终值大于两倍的漏电电流初值的电容剔除，两倍的漏电电流终值大于50V10μF固体电解质钽电容器漏电电流标准值的电容剔除。
剩下的50V10μF固体电解质钽电容器不但具有较高的耐压性能，同时漏电电流低，保证了钽电容器的使用可靠性。

Claims (5)

1.一种高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其步骤为：
(1)、抽样计算电容的预定电压Vp；
(2)、测量所有电容的室温漏电电流初始值LCpre；
(3)、在规定时间内以恒定电流向电容缓慢充电，保留电压达到预定电压Vp的电容，对保留的电容中出现压降后又恢复的恢复电压Vsn进行记录；
(4)剔除恢复电压Vsn不随时间增长的电容；
(5)测量剩下电容的室温漏电电流终值LCpost；
(6)保留终值LCpost小于两倍初始值LCpre，且终值LCpost小于漏电电流标准值的电容。
2.如权利要求1所述的高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其特征在于：所述预定电压Vp的计算步骤为：
以恒定电流对抽取的样本进行缓慢充电至其两端电压第一次下降，记录所有样本此时的电压为第一击穿电压，计算第一击穿电压的平均值和标准差，第一击穿电压平均值与第一击穿电压标准差之差为预定电压。
3.如权利要求2所述的高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其特征在于：所述样本的数量不少于30只。
4.如权利要求1或2所述的高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其特征在于：所述恒定电流的大小为10uA～750uA。
5.如权利要求1所述的高可靠固体电解质钽电容器的筛选方法，其特征在于：所述规定时间为30s～90s。
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