FR3069328A1 - Procede de criblage pour condensateurs electrolytiques - Google Patents
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Abstract
Un procédé de criblage itératif (100) d'un échantillon de condensateurs électrolytiques ayant une tension nominale prédéterminée est proposé. Le procédé peut inclure la mesure (108) d'un premier courant de fuite d'un premier jeu de condensateurs, le calcul d'une première moyenne à partir de celui-ci, et le retrait de condensateurs du premier jeu ayant un premier courant de fuite égal ou supérieur à une première valeur prédéterminée, formant ainsi un deuxième jeu de condensateurs. Le deuxième jeu peut être soumis à un traitement thermique de déverminage (114) où une tension d'essai peut être appliquée, puis un deuxième courant de fuite du deuxième jeu de condensateurs peut être mesuré et une deuxième moyenne peut être calculée. Des condensateurs ayant un deuxième courant de fuite égal ou supérieur à une seconde valeur prédéterminée peuvent être retirés du deuxième jeu, formant un troisième jeu de condensateurs.
Description
PROCÉDÉ DE CRIBLAGE POUR CONDENSATEURS ÉLECTROLYTIQUES
La présente demande revendique le bénéfice de la demande provisoire des États-Unis N° de série 61/695 657 ayant pour date de dépôt le 31 août 2012 et la demande provisoire des États-Unis N° de série 61 768 623 ayant pour date de dépôt le 25 février 2013.
Des condensateurs électrolytiques sont utilisés dans diverses applications médicales, militaires, aérospatiales et commerciales où il est essentiel que les condensateurs soient fiables et aient des taux de défaillance extrêmement bas. En tant que tels, divers procédés de criblage tels que des essais de vieillissement accéléré, des essais de refusion, des essais de courant de surtension et des essais de tension de claquage ont été développés pour cribler des condensateurs électrolytiques en vue d'éliminer des pièces défectueuses. Néanmoins, nombreux de ces essais ont des critères de défaillance qui ne se préoccupent que des défaillances catastrophiques (c'est-à-dire des défaillances de fusible), et qui sont susceptibles de relâcher des pièces défectueuses parmi la population de bonnes pièces, et ces procédés de criblage ne sont pas capables de détecter des défauts latents. Par exemple, bien qu'un fusible puisse ne pas avoir subi de défaillance dans des conditions hautement contraintes telles qu'une haute tension et une haute température, le condensateur en cours d'essai peut encore être endommagé pendant le criblage, ce qui peut conduire à une instabilité à long terme. Les procédés traditionnels de criblage et de livraison de condensateurs électrolytiques de haute fiabilité ont impliqué des calculs de Weibull basés sur un échantillonnage lot par lot où un petit nombre de condensateurs sont soumis à des conditions hautement accélérées de tension (par exemple 1,5 fois la tension nominale (VR) ) , de température (par exemple 85 °C) et de temps (par exemple 40 heures ou plus) pendant le déverminage. Néanmoins, le déverminage de Weibull traditionnel permet à des pièces qui sont statistiquement différentes pré-déverminage de venir alimenter la population normale post-déverminage car il n'y a pas de pré-déverminage de criblage pour éliminer les pièces présentant des défaillances précoces. Bien qu'une grande partie de ces pièces semble stable au cours d'essai de fiabilité à long terme (c'est-à-dire d'essai de durée), éventuellement en raison d'une autocicatrisation pendant le déverminage, une portion des pièces atteignant la population normale est instable et peut avoir des soucis de fiabilité à long terme sur le terrain. Le calcul statistique de Weibull favorise la pratique consistant à laisser ces pièces instables dans la population de sorte qu'une distribution de Weibull peut être créée à des fins de classification, comme décrit dans MIL-PRF-55365H. Il en résulte qu'un criblage utilisant une mise à l'essai de Weibull ne peut pas assurer l'élimination des condensateurs instables ou défectueux de la population, ce qui peut conduire à un lot de condensateurs qui présentent un niveau de fiabilité inacceptable. Ainsi, malgré les bénéfices atteints, il existe un besoin concernant un procédé de criblage amélioré pour des condensateurs électrolytiques qui puissent détecter et éliminer les condensateurs ayant des défauts latents ainsi qu'un procédé de détermination du taux de défaillance prédit des condensateurs criblés qui ne prenne pas en compte les condensateurs éliminés, contrairement au procédé de Weibull.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, il est divulgué un procédé de criblage itératif de condensateurs électrolytiques ayant une tension nominale prédéterminée. Le procédé comprend la mesure d'un premier courant de fuite d'un premier jeu de condensateurs et le calcul d'un premier courant de fuite moyen à partir de celui-ci, et le retrait des condensateurs du premier jeu qui ont un premier courant de fuite mesuré égal ou supérieur à une première valeur prédéterminée, formant ainsi un deuxième jeu de condensateurs. La première valeur prédéterminée est égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du premier courant de fuite moyen. Le procédé comprend en outre la soumission du deuxième jeu de condensateurs à un traitement de déverminage. Le traitement de déverminage comprend l'application d'une tension d'essai prédéterminée aux condensateurs qui est d'environ 0,8 à environ 1,2 fois la tension nominale. Après le traitement de déverminage, un second courant de fuite du deuxième jeu de condensateurs est mesuré et un second courant de fuite moyen est calculé à partir de celui-ci. Ensuite, les condensateurs du deuxième jeu qui ont un second courant de fuite mesuré égal ou supérieur à une deuxième valeur prédéterminée sont enlevés du deuxième jeu, formant ainsi un troisième jeu de condensateurs. La deuxième valeur prédéterminée est égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du second courant de fuite moyen.
Dans un autre mode de réalisation, un procédé de fourniture d'un lot de condensateurs à un client est divulgué. Le procédé comprend la détermination d'une tension nominale pour les condensateurs, et le criblage itératif des condensateurs pour enlever les condensateurs du lot ayant un courant de fuite audessus d'une valeur prédéterminée à chaque itération. La valeur prédéterminée est égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du courant de fuite moyen mesuré à chaque itération. Après le criblage, le lot de condensateurs peut être fourni au client sans déclasser la tension nominale.
Dans encore un autre mode de réalisation, il est divulgué un procédé de calcul d'un taux de défaillance prédit pour des condensateurs électrolytiques. Le procédé comprend la soumission des condensateurs à un traitement de déverminage à une première température et une première tension pendant une première durée ; la soumission des condensateurs à un essai de durée à une seconde température et une seconde tension pendant une seconde durée ; et la détermination du nombre de condensateurs faisant l'objet d'une défaillance après l'essai de durée en se basant sur le nombre de condensateurs ayant un courant de fuite au-dessus d'un niveau prédéterminé, dans lequel le calcul pour déterminer le taux de défaillance prédit exclut les condensateurs faisant l'objet d'une défaillance avant le traitement de déverminage.
D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont énoncés plus en détail cidessous .
Une divulgation complète et habilitante de la présente invention, comprenant son meilleur mode à destination de l'homme du métier, est énoncée plus particulièrement dans le reste de la description, comprenant une référence aux figures annexées, dans lesquelles :
la figure 1 est un schéma de principe qui illustre un mode de réalisation du procédé de la présente invention ;
la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte solide qui peut être criblé via le procédé de la présente invention ;
la figure est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte solide qui peut être criblé via le procédé de la présente invention ;
la figure est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte liquide qui peut être criblé via le procédé de la présente invention ;
la figure 5 est un graphique traçant les premiers courants de fuite pour un échantillon de condensateurs et la séparation des courants de fuite en trois zones ;
la figure 6 est un graphique montrant le courant de fuite post-montage des pièces de « Zone 1 » de la figure 5 ;
la figure 7 est un graphique montrant le courant de fuite des pièces de « Zone 1 » de la figure 5 après avoir subi un essai de durée de 1 000 heures à 125°C à 2/3 de la tension nominale ;
la figure 8 est un graphique comparant le courant de fuite pour chacun des condensateurs de « Zone 1 » soumis à un essai de durée de 1 000 heures à 125°C à 2/3 de la tension nominale à divers stades de l'essai de durée ;
la figure 9 est un graphique montrant le changement dans le courant de fuite pour chacun des condensateurs de la figure 6 à la figure 7 ;
la figure 10 est un graphique montrant le courant de fuite de 3 lots différents de condensateurs de « Zone 1 » soumis à un déverminage de 125°C puis à une mise à l'essai de durée de 2 000 heures à 85°C à la tension nominale à divers stades de l'essai de durée ;
la figure 11 est un graphique montrant le courant de fuite de 3 lots différents de condensateurs de « Zone 1 » soumis à un déverminage de 125°C puis à un essai de durée de 2 000 heures à 85°C à la tension nominale à divers stades de l'essai de durée ;
la figure 12 est un graphique montrant le courant de fuite de 2 lots différents de condensateurs de « Zone 1 » soumis à un déverminage de 125°C puis à un essai de durée de 2 000 heures à 85°C à la tension nominale à divers stades de l'essai de durée ;
la figure 13 est un graphique montrant le courant de fuite de 2 lots différents de condensateurs de « Zone 1 » soumis à un déverminage de 125°C puis à un essai de durée de 2 000 heures à 85°C à la tension nominale à divers stades de l'essai de durée ;
la figure 14 est un graphique dépistant les courants de fuite des condensateurs avec les dix plus hauts courants de fuite post-déverminage mais encore dans la limite de coupure de trois écarts-types à la mesure de premier courant de fuite lorsque les condensateurs sont soumis à un essai de durée de
000 heures à 85°C à la tension nominale ;
la figure 15 est un graphique montrant le comportement de courant de fuite de condensateurs qui ont échoué au criblage pré-déverminage de premier courant de fuite et ont été initialement catégorisés comme des pièces de « Zone 2 » mais affichaient une auto-cicatrisation et seraient devenus des pièces de « Zone 1 » lors d'essai ultérieur ;
la figure 16 est un graphique montrant le comportement de courant de fuite de condensateurs qui ont échoué au criblage de premier courant de fuite mais étaient dans la limite de 0,01*CV*12 ;
la figure 17 est un graphique comparant le courant de fuite pré-déverminage d'un groupe de condensateurs au courant de fuite post-déverminage de condensateurs après soumission au processus de déverminage de la présente invention et au processus de déverminage de Weibull ;
la figure 18 est un graphique comparant la dérive de courant de fuite de condensateurs réussissant le processus de criblage pré-déverminage de la présente invention à la dérive de courant de fuite de condensateurs échouant au processus de criblage de courant de fuite pré-déverminage après soumission des condensateurs à l'essai de durée à 85°C ;
la figure 19 est un graphique comparant le courant de fuite pour des condensateurs lorsqu'ils sont mis à l'essai à 25°C et 125°C ;
la figure 20 est un graphique comparant le courant de fuite pré-déverminage d'un lot de condensateurs au courant de fuite post-déverminage des condensateurs après soumission au processus de déverminage de la présente invention et au processus de déverminage de Weibull ;
la figure 21 est un graphique comparant le courant de fuite pré-déverminage de multiples lots de condensateurs au courant de fuite post-déverminage des condensateurs après soumission au processus de déverminage de la présente invention et au processus de déverminage de Weibull ;
la figure 22 est un graphique comparant l'essai de durée de condensateurs soumis au criblage prédéverminage et au processus de déverminage ultérieur de la présente invention au processus de déverminage de Weibull ;
la figure 23 est un graphique montrant la dérive dans le courant de fuite après essai de durée à 85°C de condensateurs soumis au processus de criblage et au processus de déverminage de la présente demande ;
la figure 24 est un graphique comparant les courants de fuite pré-essai de durée de condensateurs dans un lot avec le courant de fuite post-essai de durée des condensateurs, où les condensateurs sont groupés en unités de zone 1, unités de zone 1 à la limite, et unités de zone 2 comme montré sur la figure 5 ;
la figure 25 est le graphique de la figure 24 qui est mis à l'échelle pour montrer le courant de fuite allant jusqu'à environ 0,25 microampères (μΑ) ;
la figure 26 est un graphique montrant un procédé permettant de déterminer si un lot de condensateurs est une valeur aberrante/observation aberrante en comparaison à d'autres lots de condensateurs ; et la figure 27 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un condensateur hermétiquement scellé qui peut être criblé via le procédé de la présente invention.
Une utilisation répétée de caractères de référence dans le présent mémoire et les dessins est prévue pour représenter des particularités ou éléments identiques ou analogues de la présente invention.
L'homme du métier doit comprendre que la présente discussion est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement, et n'est pas prévue pour limiter les aspects plus larges de la présente invention.
Généralement parlant, la présente invention a trait à un procédé de criblage itératif de condensateurs électrolytiques. Le procédé de criblage d'un lot ou d'un échantillon de condensateurs électrolytiques (c'est-à-dire 2 condensateurs ou plus) décrit dans la présente demande inclut la mesure du courant de fuite des condensateurs à de multiples itérations dans le processus d'essai puis le retrait des condensateurs de l'échantillon ou du lot qui ont un courant de fuite comme déterminé au-dessus d'une valeur prédéterminée par analyse statistique à chaque itération. Par exemple, le courant de fuite d'un premier jeu de condensateurs, qui peut inclure tous les condensateurs dans le lot, peut être mesuré, et les condensateurs dans le premier jeu ayant un courant de fuite au-dessus d'une valeur prédéterminée après la mesure de premier courant de fuite peuvent être retirés du lot ou de l'échantillon, et les condensateurs restants forment un deuxième jeu de condensateurs qui peuvent être soumis à l'essai supplémentaire. L'essai supplémentaire peut inclure un traitement thermique de déverminage des condensateurs une tension prédéterminée, telle que la tension nominale des condensateurs, qui est une valeur nominale prédéterminée qui se réfère à la tension nominale continue pour un fonctionnement continu jusqu'à 85 °C.
La tension nominale est basée sur l'épaisseur de la couche diélectrique.
Le traitement de déverminage peut être utilisé pour appliquer une contrainte aux condensateurs pour détecter toutes pièces instables lors de la mesure du courant de fuite du deuxième jeu de condensateurs.
Après que le processus de déverminage est achevé, un traitement additionnel tel qu'une refusion peut se produire, ce qui peut appliquer une contrainte supplémentaire aux condensateurs. Soit avant refusion soit après refusion, une deuxième itération de criblage peut avoir lieu, où le courant de fuite pour chacun des condensateurs dans le deuxième jeu est mesuré, et les condensateurs dans le deuxième jeu ayant un courant de fuite au-delà d'une nouvelle et deuxième valeur prédéterminée sont retirés du deuxième jeu, formant un troisième jeu de condensateurs qui peuvent alors être soumis à un essai supplémentaire. En outre, une troisième itération de criblage peut avoir lieu à la fin du processus de criblage, où le courant de fuite pour chacun des condensateurs dans le troisième jeu est mesuré, et les condensateurs dans le troisième jeu ayant un courant de fuite au-delà d'une troisième valeur prédéterminée sont retirés du troisième jeu, formant un quatrième jeu de condensateurs. Les première, deuxième et troisième valeurs prédéterminées sont déterminées par analyse statistique. En plus de cribler les condensateurs en se basant sur le courant de fuite, d'autres paramètres tels que capacité, résistance série équivalente (RSE) et facteur de dissipation (FD) peuvent être mesurés et les condensateurs peuvent faire l'objet d'un criblage supplémentaire basé sur une analyse statistique des résultats de capacité moyenne, RSE et FD. Sans être limité par la théorie, on pense que la soumission des condensateurs à cribler à un traitement de déverminage à une tension d'essai prédéterminée qui est proche de leur tension nominale, en opposition à une tension d'essai qui est de 1,5 fois leur tension nominale, qui peut endommager les condensateurs de façon permanente, en combinaison avec la soumission des condensateurs à de multiples itérations de mise à l'essai de courant de fuite pour cribler tout condensateur au-dessus d'une valeur prédéterminée à chaque itération peut efficacement isoler par criblage des condensateurs instables pour produire un lot de condensateurs ayant une fiabilité extrêmement haute et des taux de défaillance extrêmement fiabilité et
De tels condensateurs de haute faible défaillance sont essentiels dans certaines applications, dont les applications médicales, militaires et aérospatiales.
Un mode de réalisation du procédé de la présente invention est montré dans le schéma de principe de la figure 1, bien qu'il faille comprendre que les étapes puissent être réalisées dans un ordre différent, et un essai additionnel ou un criblage itératif peuvent être menés pour éliminer encore des condensateurs défectueux ou instables. Le procédé de criblage itératif 100 de la figure 1, par exemple, montre diverses étapes de processus 102 et des étapes de criblage 104 qui sont implémentées pour arriver aux sorties spécifiques 106.
Les étapes de processus 102 incluent une mesure de courant de première itération (pré108, un déverminage 114, une refusion 120, une mesure de courant de fuite (DCL) de deuxième itération (post-déverminage) 126 et une mesure de courant de fuite (DCL) de troisième itération 132.
Les courants de fuite aux étapes 108, 126 et 132 sont mesurés à l'aide d'un jeu d'essai de fuite qui mesure le courant de fuite (DCL) à une température prédéterminée et à la tension nominale après un minimum de 10 secondes. Par exemple, le courant de fuite peut être mesuré après 3 minutes à une température comprise entre environ 20°C et environ 85°C, à travers un résistor de charge ayant une résistance minimale de 1 kQ qui est connecté en série avec le condensateur, avec une tension nominale appliquée. Le courant de fuite peut également être mesuré à des températures plus élevées (c'est-à-dire DCL chaud), bien que la tension appliquée puisse être d'environ 2/3 de la tension nominale à des températures plus grandes qu'environ 85°C, jusqu'à environ 140°C, telles qu'environ 125°C, pour normaliser la contrainte appliquée sur le condensateur à celle subie, par exemple, à environ 85°C. Le courant de fuite, ou DCL, se réfère à la quantité de courant circulant à travers un condensateur lorsqu'une tension continue est appliquée après la charge du condensateur. Généralement, le courant de fuite peut être utilisé pour déterminer si un condensateur a des défauts ou pourrait faire l'objet d'une défaillance, et un condensateur peut nécessiter d'avoir un courant de fuite en dessous d'un niveau minimal s'il doit être qualifié pour une utilisation dans une application donnée. Le courant de fuite dépend d'une multitude de facteurs, tels que la tension appliquée au condensateur, les conditions de température, et le type d'électrolyte utilisé dans le condensateur. Comme cela sera évoqué ci-dessous, on peut utiliser des résultats issus de mesures de courant de fuite pris à diverses itérations du processus de criblage pour déterminer si un condensateur est acceptable ou s'il doit être enlevé d'un lot ou échantillon donné.
En se tournant à présent vers les étapes de processus, étapes de criblage et sorties spécifiques, on discute du procédé de criblage itératif de la présente invention. Dans une première itération du procédé de criblage, un premier courant de fuite peut être mesuré pour le lot ou l'échantillon de condensateurs à mettre à l'essai (c'est-à-dire un premier jeu de condensateurs), comme le montre l'étape de processus 108 de la figure 1. Le premier courant de fuite peut être déterminé à une température qui varie d'environ 20 °C à environ 150 °C dans certains modes de réalisation. Par exemple, le DCL peut être mesuré à une température variant d'environ 20 °C à environ 30 °C dans certains modes de réalisation, telle qu'environ 25 °C, d'environ 75 °C à environ 95 °C dans certains modes de réalisation, telle qu'environ 85 °C, et d'environ 100 °C à environ 150 °C dans encore d'autres modes de réalisation. Par exemple, la température peut varier d'environ 110 °C à environ 140 °C, telle que d'environ 120 °C à environ 130 °C, telle qu'environ
125 °C. Toutefois, lorsque le courant de fuite est mesuré à une température plus grande qu'environ 85 °C, comme évoqué ci-dessus, la tension appliquée pendant le mesurage de courant de fuite peut être d'environ 2/3 de la tension nominale, comme évoqué ci-dessus. Quelle que soit la température à laquelle le premier courant de fuite est déterminé, un premier courant de fuite moyen peut être calculé à partir des données collectées relatives aux premières mesures de courant de fuite pour le premier jeu de condensateurs. Après que le premier courant de fuite moyen est déterminé, une première valeur prédéterminée peut être calculée pour le premier jeu de condensateurs, qui peut être égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du premier courant de fuite moyen. Dans certains modes de réalisation, néanmoins, la première valeur prédéterminée peut être égale à trois écarts-types ou plus au-dessus du premier courant de fuite moyen. Cela est démontré par l'étape de processus 110 où la première limite (c'est-à-dire valeur prédéterminée) est déterminée. Ensuite, tous condensateurs ayant un premier courant de fuite au-dessus de la première valeur prédéterminée peuvent être retirés de l'échantillon ou du lot car ils représentent des condensateurs potentiellement instables ou des valeurs aberrantes, comme le montre l'étape de sortie 112. Dans le même temps, tous condensateurs ayant un premier courant de fuite en dessous de la première valeur prédéterminée réussissent la première itération de criblage et peuvent rester dans le lot ou échantillon pour un criblage supplémentaire au-delà du criblage de première itération, formant ainsi le deuxième jeu de condensateurs.
Après retrait des condensateurs au-dessus de la première valeur prédéterminée, le deuxième jeu de condensateurs (c'est-à-dire les condensateurs dans le lot ou échantillon qui ont réussi le criblage de première itération 112) est soumis à un traitement de déverminage comme montré dans l'étape de processus 114. Généralement, le déverminage est le processus par lequel des condensateurs peuvent être soumis à des conditions rudes pour déterminer s'ils ont tendance à subir une défaillance tôt dans leur durée de vie. Le traitement de déverminage 114 peut impliquer la commande et l'application sélectives d'une tension d'essai prédéterminée aux condensateurs, comme montré dans l'étape 116. Le traitement de déverminage peut être conduit à une température qui peut varier d'environ 100°C à environ 150°C dans certains modes de réalisation, d'environ 110°C à environ 140°C dans d'autres modes de réalisation, et d'environ 115°C à environ 130°C dans encore d'autres modes de réalisation
Par exemple, la deuxième température peut être de 125°C.
Quelle que soit la température à laquelle le traitement de chauffage ou de déverminage 114 est conduit, le traitement de déverminage peut se produire pendant une durée allant d'environ 25 heures à 75 heures dans un mode de réalisation. Dans le même temps, le temps du processus de déverminage peut varier d'environ 35 heures à environ 50 heures dans d'autres modes de réalisation, tel que d'environ 40 heures à environ heures.
Par exemple, le temps du processus de déverminage peut être de 42 heures.
En outre, indépendamment de la température ou de la fenêtre de temps du processus de déverminage, le processus de déverminage inclut la commande et l'application sélectives d'une tension prédéterminée au deuxième jeu de condensateurs. La tension appliquée est généralement un rapport de la tension nominale des condensateurs à mettre à l'essai. Par exemple, la tension à appliquer peut varier d'environ 0,7 à environ 1,3 fois la tension nominale dans certains modes de réalisation, d'environ 0,8 à environ 1,2 fois la tension nominale dans d'autres modes de réalisation, et d'environ 0,9 à environ 1,1 fois la tension nominale dans encore d'autres modes de réalisation. Par exemple, la tension appliquée pendant le processus de déverminage peut être d'environ 1,0 fois la tension nominale des condensateurs restant dans l'échantillon ou lot à mettre à l'essai. Il a été découvert que la soumission des condensateurs dans le deuxième jeu à un traitement de déverminage réalisé à environ 1,0 fois la tension nominale des condensateurs permet un criblage suffisant de condensateurs instables ou défectueux dans les itérations de criblage ultérieures sans endommager les condensateurs, qui ont été observés à des tensions plus élevées, telles que celles utilisées pendant l'essai de Weibull. Généralement, l'étape de traitement de déverminage 116 conduit à une réduction du courant de fuite de la population de base de condensateurs et peut être utilisée pour exposer encore des unités instables, comme montré dans la sortie 118. Il convient de noter que la réduction de courant de fuite à ce stade peut être due à une auto-cicatrisation, si bien qu'une étape de criblage de courant de fuite de deuxième itération 130 peut être conduite pour le deuxième jeu de condensateurs qui ont réussi l'étape de criblage de courant de fuite de première itération 112 pour retirer toutes valeurs aberrantes ou pièces défectueuses après que le processus de déverminage a été achevé. L'étape de criblage de courant de fuite de deuxième itération 130 peut être réalisée après déverminage, ou après l'étape de processus de refusion 120, comme évoqué plus en détail ci-dessous.
Si on le souhaite, un brasage via l'étape de processus de refusion 120 peut être effectué sur le deuxième jeu de condensateurs avant mesure d'un courant de fuite de deuxième itération 126 pour le deuxième jeu de condensateurs. L'étape de processus de refusion 120 peut soumettre les condensateurs à des contraintes supplémentaires afin de découvrir des condensateurs instables additionnels lors du criblage de courant de fuite de deuxième itération 130. Toutefois, comme noté ci-dessus, cet ordre spécifique de processus n'est pas requis, et il faut comprendre que dans certains cas, le criblage de courant de fuite de deuxième itération 130 peut être achevé après le traitement de déverminage 114 mais avant la refusion 120. Dans certains cas, il peut même être possible de réaliser l'étape de refusion sur le premier jeu de condensateurs.
Si l'étape de processus de refusion 120 est achevée avant de soumettre le deuxième jeu de condensateurs à l'étape de criblage de courant de fuite de deuxième itération 130, comme le montre la figure 1, elle peut être achevée après le traitement de déverminage. Généralement, la refusion est le processus par lequel les condensateurs peuvent être brasés à une carte. Un brasage par refusion après déverminage peut isoler des condensateurs qui sont devenus instables suite à la contrainte thermomécanique additionnelle que le processus de refusion exerce sur les condensateurs, comme montré dans la sortie 124 de la figure 1, lorsque le deuxième jeu de condensateurs est soumis à un criblage de courant de fuite de deuxième itération 130. Pour cette raison, la refusion peut être effectuée avant la mesure de courant de fuite de deuxième itération 126 pour cribler et retirer davantage toutes pièces instables. Le processus de brasage par refusion de base inclut les étapes d'application d'une pâte de brasure tendre aux languettes souhaitées sur une carte de circuit imprimé (PCB pour « printed circuit board »)
| telle qu'une | carte | FR-4, le placement | des | condensateurs | |
| dans la | pâte, | et 1' | application de chaleur | à 1'ensemble, | |
| ce qui | amène la | brasure tendre | dans | la pâte à | |
| fondre ( | refus | ion) . | La brasure tendre | se | mouille alors |
| sur la | PCB | et | les terminaisons | du | condensateur, |
| conduisant à | la | connexion par cordon | de brasure |
souhaitée. Le processus de refusion peut avoir lieu dans un four à convection linéaire comme le montre l'étape 122 de la figure 1. Le four à convection linéaire peut avoir un profil de température pic d'environ 200°C à environ 280°C dans certains modes de réalisation, tel que d'environ 205°C à environ 27 0° C dans d'autres modes de réalisation, et d'environ 210°C à environ 260°C dans encore d'autres modes de réalisation. Par exemple, dans des applications médicales, militaires et aérospatiales où des brasures tendres SnPb (à base de plomb) qui peuvent fondre à une température inférieure sont utilisées, la refusion peut avoir lieu à une température allant d'environ 210°C à environ 225°C. Dans le même temps, pour des applications commerciales utilisant de la brasure dépourvue de plomb qui fond à une température plus élevée, la refusion peut se produire à une température allant d'environ 245°C à environ 260°C. Notons que bien que le processus de refusion évoqué ci-dessus utilise un four à convection, le processus de refusion peut également utiliser un four à convection infrarouge ou un four en phase vapeur, et peut être conduit par brasage à la vague ou en utilisant une plaque chauffante.
Après que le processus de refusion est achevé, un courant de fuite de deuxième itération peut être mesuré pour le deuxième jeu de condensateurs, comme montré sur la figure 1 en tant qu'étape de processus 126, bien que dans certains modes de réalisation, le deuxième courant de fuite puisse également être mesuré avant refusion. Le deuxième courant de fuite peut être mesuré pour des condensateurs réussissant le criblage de courant de fuite de première itération 112 (c'est-à-dire le deuxième jeu de condensateurs) qui ont également été soumis au traitement de déverminage 114 et à la refusion 120, comme le montre la figure 1. Le deuxième courant de fuite peut être déterminé à une température comprise entre environ 20°C et environ 150°C dans certains modes de réalisation. Par exemple, le DCL peut être mesuré à une température allant d'environ 20°C à environ 30°C dans certains modes de réalisation, telle qu'environ 25°C, d'environ 75°C à environ 95°C dans certains modes de réalisation, telle qu'environ 85°C, et d'environ 100°C à environ 150°C dans encore d'autres modes de réalisation. À titre d'exemple, la température peut varier d'environ 120°C à environ 130°C, telle qu'environ
125°C. Néanmoins, lorsque le courant de fuite est mesuré à une température plus grande qu'environ comme évoqué ci-dessus, la tension appliquée pendant la mesure de courant de fuite peut être d'environ 2/3 de la tension nominale, comme évoqué ci-dessus. Quelle que deuxième courant de soit la température à laquelle le fuite est déterminé, un deuxième courant de fuite moyen peut être calculé à partir des données collectées relatives à la mesure de deuxième courant de fuite pour le deuxième jeu de condensateurs. Après que le deuxième courant de fuite moyen est déterminé, une deuxième valeur prédéterminée peut être calculée pour le deuxième jeu de condensateurs, qui peut être égale à un ou plusieurs écarts-types audessus du deuxième courant de fuite moyen. Dans certains modes de réalisation, néanmoins, la deuxième valeur prédéterminée peut être égale à trois écartstypes ou plus au-dessus du deuxième courant de fuite moyen. Cela est démontré par l'étape de processus 128 où la deuxième limite (c'est-à-dire la valeur prédéterminée) est déterminée. Ensuite, tous condensateurs ayant un deuxième courant de fuite au-dessus de la deuxième valeur prédéterminée peuvent être retirés de l'échantillon ou du lot car ils représentent des condensateurs potentiellement instables ou aux valeurs aberrantes, comme le montre l'étape de sortie 130. Dans le même temps, tous condensateurs ayant un deuxième courant de fuite en dessous de la deuxième valeur prédéterminée réussissent la deuxième itération de criblage et peuvent rester dans le lot ou échantillon pour un criblage supplémentaire au-delà du criblage de deuxième itération, formant ainsi le troisième jeu de condensateurs. Notons que si le processus de refusion 120 n'était pas effectué avant mesure du deuxième courant de fuite pour le deuxième jeu de condensateurs, après la deuxième itération du criblage de courant de fuite, le troisième jeu résultant de condensateurs peut être soumis au processus de refusion 120 comme évoqué ci-dessus.
Comme étape de processus additionnelle, un essai de fonctionnalité 132 peut être entrepris pour déterminer des caractéristiques de condensateurs standards pour les condensateurs réussissant à la fois le criblage de courant de fuite de première itération 112 et le criblage de courant de fuite de deuxième itération 130 évoqué ci-dessus (c'est-à-dire le troisième jeu de condensateurs) . À ce stade, des condensateurs instables ou défectueux additionnels peuvent être criblés et retirés du lot ou échantillon en se basant sur une analyse statistique supplémentaire L'essai de fonctionnalité peut être réalisé à une température allant d'environ 15°C à environ 35°C dans certains modes de réalisation, ou d'environ 20°C à environ 30°C dans d'autres modes de réalisation. Par exemple, la mise à l'essai peut être réalisée à 25°C.
Quelle que soit la température à laquelle la mise à l'essai de fonctionnalité 132 est conduite, un courant de fuite de troisième itération peut être mesuré pour les condensateurs restant dans l'échantillon (c'est-à-dire le troisième jeu de condensateurs), comme le montre la figure 1. Quelle que soit la température à laquelle le troisième courant de fuite est déterminé, un troisième courant de fuite moyen peut être calculé à partir des données collectées relatives aux troisièmes mesures de courant de fuite pour le troisième jeu de condensateurs. Après que le troisième courant de fuite moyen est déterminé, une troisième valeur prédéterminée peut être calculée pour le troisième jeu de condensateurs, qui peut être égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du troisième courant de fuite moyen. Dans certains modes de réalisation, néanmoins, la troisième valeur prédéterminée peut être égale à trois écarts-types ou plus au-dessus du troisième courant de fuite moyen. Cela est démontré par l'étape de processus 134 où la troisième limite (c'est-à-dire la valeur prédéterminée) est déterminée. Ensuite, tous condensateurs ayant un troisième courant de fuite au-dessus de la troisième valeur prédéterminée peuvent être retirés de l'échantillon ou du lot car ils représentent des condensateurs potentiellement instables ou aux valeurs aberrantes, comme le montre l'étape de sortie 136. Dans le même temps, tous condensateurs ayant un troisième courant de fuite en dessous de la troisième valeur prédéterminée réussissent la troisième itération de criblage et peuvent rester dans le lot ou échantillon pour libération ou pour criblage supplémentaire au-delà du criblage de troisième itération, formant ainsi le quatrième jeu de condensateurs. Ainsi, ces condensateurs auront subi au moins trois itérations de criblage de courant de fuite basées sur une analyse statistique pour s'assurer que les condensateurs restant dans le lot soient hautement fiables avec un risque de défaillance extrêmement bas.
Des essais additionnels (non montrés sur la figure 1) peuvent être conduits sur les condensateurs criblés dans la troisième itération 132. En plus d'un criblage basé sur le courant de fuite, les condensateurs réussissant les deux premières itérations de criblage de courant de fuite (c'est-à-dire le troisième jeu de condensateurs) peuvent faire l'objet d'un essai quant à leur mesure de résistance série équivalente (RSE), facteur de dissipation (FD) et capacité. Ces condensateurs peuvent ensuite être davantage criblés pour enlever toutes pièces instables en se basant sur une analyse statistique collectée quant à la RSE, au FD et à la capacité. Par exemple, si la capacité est mesurée, les condensateurs peuvent être criblés en se basant sur le fait de satisfaire une limite de tolérance à bande de garde, alors que si la RSE et/ou le FD sont mesurés, toutes valeurs aberrantes présentes au-delà d' 1 écart-type ou plus au-dessus de la limite de coupure moyenne seront rejetées du lot ou de l'échantillon à mettre à disposition pour
| utilisation. | |||
| Le procédé de | criblage tel que | décrit dans | la |
| présente invention | peut être réalisé à | la fois sur | des |
| condensateurs à | électrolyte solide | et sur | des |
condensateurs à électrolyte liquide. Le condensateur à électrolyte solide ou liquide criblé par le procédé de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications comprenant, sans s'y limiter, les dispositifs médicaux, tels que les défibrillateurs implantables, les pacemakers (stimulateurs cardiaques), les appareils de cardioversion, les stimulateurs neuraux, les dispositifs d'administration de médicament, etc. ; les applications automobiles ; les applications militaires, telles que les systèmes RADAR ; l'électronique grand public, telle que les radios, les télévisions, etc. ; et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, le condensateur peut être employé dans un dispositif médical implantable configuré pour fournir une haute tension thérapeutique (par exemple entre approximativement
500 volts et approximativement 850 volts ou, de façon souhaitable, entre approximativement 600 volts et approximativement 800 volts) de traitement pour un patient. Le dispositif peut contenir un contenant ou logement qui est hermétiquement scellé et biologiquement inerte. Un ou plusieurs fils conducteurs sont couplés électriquement entre le dispositif et le cœur du patient via une veine.
Des électrodes cardiaques cardiaque sont agencées pour détecter l'activité et/ou fournir une tension au cœur. Au moins une portion des fils conducteurs (par exemple une portion d'extrémité des fils conducteurs) peut être disposée adjacente ou en contact avec un ou plusieurs d'un ventricule et d'une oreillette du cœur. Le dispositif contient également un banc de condensateurs qui contient typiquement deux condensateurs ou plus connectés en série et couplés à une batterie qui est interne ou externe au dispositif et fournit de l'énergie au banc de condensateurs. En raison en partie de la haute conductivité, le condensateur criblé par le procédé de la présente invention peut parvenir à d'excellentes propriétés électriques et ainsi convenir à une utilisation dans le banc de condensateurs du dispositif médical implantable. Par exemple, la résistance série équivalente (« RSE ») - l'ampleur à laquelle le condensateur agit comme un résistor lors d'une charge et d'une décharge dans un circuit électronique - peut être de moins d'environ 1 500 milliohms, dans certains modes de réalisation de moins d'environ 1 000 milliohms, et dans certains modes de réalisation, de moins d'environ 500 milliohms, mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt à une fréquence de 1 000 Hz.
Après qu'un échantillon ou lot de condensateurs a été criblé par le procédé de la présente invention, l'échantillon ou lot de condensateurs peut être fourni à un client sans avoir besoin de déclasser en premier lieu la tension à laquelle les condensateurs peuvent être utilisés à un niveau qui est plus bas que la tension nominale prédéterminée. Autrement dit, le procédé de criblage peut filtrer des condensateurs instables de sorte que les condensateurs fournis au client peuvent être utilisés à leur tension nominale en opposition à une tension plus basse (c'est-à-dire, déclassée).
Pour minimiser encore le risque de la présence de défauts latents dans un lot de condensateurs qui ont été criblés selon le procédé de criblage itératif évoqué ci-dessus, une étape de criblage additionnelle basée sur une comparaison du lot criblé à d'autres lots criblés de condensateurs peut être effectuée comme garde-fou pour filtrer un lot criblé ayant un courant de fuite moyen qui est une valeur aberrante/observation aberrante en comparaison au courant de fuite moyen de tous les lots criblés considérés globalement. Le courant de fuite moyen de tous les lots criblés considérés globalement est désigné par le courant de fuite de moyenne générale. Comme le montre la figure 26, le courant de fuite de moyenne generale de multiples lots de condensateurs après qu'ils ont été criblés peut être déterminé. Le courant de fuite moyen pour chacun des lots criblés peut être déterminé à l'aide de
| condensateurs | dans le | lot |
| criblage de | courant | de |
| condensateurs | qui ont | subi |
| déverminage | ou tout | tra |
qui ont réussi le premier fuite, tel que sur des un traitement thermique de itement additionnel et/ou criblage additionnel. Ensuite, tous lots de condensateurs ayant un courant de fuite moyen au-dessus d'une valeur prédéterminée, telle qu'une valeur de courant de fuite qui est de un ou plusieurs écartstypes au-dessus du courant de fuite de moyenne générale pour tous les lots, peuvent être rejetés en tant que lot à fournir au client. Par exemple, un lot ayant un courant de fuite moyen qui est de plus de trois écartstypes au-dessus du courant de fuite de moyenne générale peut être rejeté. Cette étape de criblage additionnel peut limiter la variation d'un lot à l'autre des condensateurs qui sont fournis au client.
Dans le même temps, du fait que le procédé de criblage de la présente demande implique le retrait d'un lot de condensateurs de tous condensateurs ayant un courant de fuite initial au-dessus d'un niveau prédéterminé avant le processus de déverminage, où de tels condensateurs peuvent être qualifiés de défaillances précoces ou défaut de jeunesse, il n'est pas possible de calculer un taux de défaillance prédit avec le modèle de Weibull traditionnel comme décrit dans MIL-PRF-55365H. En outre, on note que le procédé de Weibull ne parvient pas à prendre en compte les effets de la refusion multi-côté de pièces de montage en surface sur des substrats dans son calcul de taux de défaillance prédit. En tant que tel, lors de l'utilisation du procédé de criblage de la présente demande, il faut comprendre que le taux de défaillance prédit peut être calculé via un nouveau procédé comme expliqué ci-dessous.
En premier lieu, il faut comprendre que pour déterminer le taux de défaillance prédit d'un lot de condensateurs fourni à un client, avant que tout calcul soit effectué, une routine de production simulée est achevée sur un échantillon issu de la population, où la routine de production inclut une refusion à deux côtés. Ensuite, un calcul est effectué en se basant sur le comportement de l'échantillon à travers une routine de production simulée. Généralement, le calcul de taux de défaillance prédit est basé sur deux étapes principales où les résultats d'essai de durée d'un certain nombre de pièces à une température accélérée (par exemple 125°C) et une tension (par exemple 2/3 de la tension nominale) pendant une durée spécifique, sont traduits en un nombre équivalent d'heures composant/dispositif à 25°C. Ensuite, le nombre de défaillances et les heures composant/dispositif équivalentes sont utilisés pour calculer un taux de défaillance prédit et le temps moyen entre les défaillances. La détermination des heures dispositif/composant équivalentes est basée sur la prédiction de fiabilité MIL-HDBK-217 en utilisant le modèle d'Arrhenius tel qu'appliqué à des condensateurs à tantale solide, où le modèle d'Arrhenius est utilisé pour prédire une accélération de défaillance due à des augmentations
MIL-HDBK-217 de température, et dans lequel le manuel est donné en référence à toutes fins utiles. Le calcul des heures dispositif/composant équivalentes prend également en compte
1' énergie d'activation des condensateurs à tantale, qui peut aller d'environ 1,08 eV à environ
1,15 eV.
Dans le même temps, le calcul de taux de défaillance est basé sur un calcul du chi-carré pour un essai d'échantillon borné dans le temps, où les degrés de liberté sont égaux à la somme du nombre d'échecs et
1, multipliée par 2. Les paramètres à entrer dans le calcul du taux de défaillance incluent la tension nominale des condensateurs, le nombre de condensateurs mis à l'essai, le nombre d'heures pendant lesquelles les pièces de condensateur ont été mises à l'essai, la température d'essai, la tension d'essai, le nombre de défaillances, le niveau de confiance souhaité, la température d'application souhaitée et la tension d'application souhaitée. Les sorties résultantes calculées incluent les heures composant/dispositif équivalentes à 25°C comme démontré par l'essai de durée d'un nombre spécifique d'échantillons à une tension et
| une température spécifiques | pendant une | durée | d'essai | ||
| spécifique, qui | prend | en | compte | un | facteur |
| d'accélération de | température | d'essai, | un | facteur |
d'accélération de tension d'essai et un calcul prédictif du taux de défaillance pour la population totale de condensateurs desquels les échantillons ont été sélectionnés en se basant sur le nombre de défaillances qui se sont produites pendant l'essai de durée et le nombre total d'heures composant/dispositif équivalentes, qui prend en outre en compte un facteur d'accélération de tension d'application. Enfin, à partir du calcul de taux de défaillance prédit, le temps moyen entre défaillances (TMED) en heures peut être déterminé.
Tout d'abord, pour déterminer les heures composant équivalentes à la température d'application d'utilisation finale des condensateurs en cours de criblage, un facteur d'accélération de température d'essai/de criblage et un facteur d'accélération de tension d'essai/de criblage peuvent être déterminés. La formule 1 ci-dessous montre comment le facteur d'accélération de température d'essai/de criblage (FATE) peut être déterminé, et inclut la conversion des températures d'application et d'essai en degrés Kelvin :
(Formule 1)
Dans le même temps, comment le facteur d'essai/criblage (FATEC) la formule 2 ci-dessous montre d'accélération de tension peut être déterminé :
FATEC =
Tension d?essaï
Tension nominale (Formule 2)
En outre, la formule 3 ci-dessous montre comment les heures composant équivalentes à la température d'application des condensateurs sont déterminées :
Heures composant équivalentes à la température d'application = (nombre de condensateurs mis à l'essai)(Heures d'essai)(FATE)(FATEC) (Formule 3)
Ensuite, les heures composant équivalentes peuvent être converties en années composant équivalentes si on le souhaite. Ensuite, un facteur d'accélération de tension d'application (FATA) peut être déterminé, comme le montre la formule 4 ci-dessous :
(Formule 4)
Désormais, en utilisant les calculs issus des formules précédentes, on peut calculer le taux de défaillance, où le taux de défaillance est montré en défaillance en pour cent pour 1 000 heures. Le taux de défaillance est basé sur une distribution de chi-carré et inclut la détermination de l'inverse de la probabilité unilatérale de la distribution de chi-carré La formule 5 montre l'équation permettant de déterminer le taux de défaillance :
Taux de défaillance pour 1 000 heures)
(Formule 5)
La fonction « CHIINV » calcule la valeur de chi carré de deux facteurs - le facteur de niveau de confiance et le facteur de degrés de liberté. Le facteur de confiance est de 1 moins le niveau de confiance d'entrée exprimé comme un nombre décimal. Le facteur degrés de liberté est deux fois la somme du nombre de défaillances observées pendant l'essai de durée des condensateurs et un. Ce facteur représente l'essai de l'échantillon qui est pour une durée spécifique, indépendante du nombre de défaillances. La valeur de chi-carré est ensuite divisée par deux fois les heures composant équivalentes déterminées dans la formule 3. Le résultat est ensuite multiplié par le facteur d'accélération de tension d'application (FATA) tel que déterminé dans la formule 4, après division au préalable du FATA par deux. Ensuite, ce résultat est multiplié par un facteur de 1 000 fois 100, ou 100 000, pour exprimer le taux de défaillance prédit final en « défaillances en pour cent pour 1 000 heures. »
Après que le taux de défaillance prédit en défaillance en pour cent pour 1 000 heures a été déterminé comme montré ci-dessus dans la formule 5, le taux de défaillance peut être converti en temps moyen entre défaillances (TMED) en heures comme montré cidessous dans la formule 6 :
Taux de défaillance en % pour 1000 heures
100
100
(Formule 6)
Lorsque la formule 5 montrée ci-dessus est utilisée après l'essai de durée pour déterminer le taux de défaillance prédictif de condensateurs criblés selon le procédé de la présente demande, le taux de défaillance prédit des condensateurs peut aller d'environ 0,000005 % de défaillances pour 1 000 heures à environ 0,01 % de défaillances pour 1 000 heures, tel que d'environ 0,000008 % de défaillances pour 1 000 heures à environ 0,009 % de défaillances pour 1 000 heures, tel que d'environ 0,00001 % de défaillances pour 1 000 heures à environ 0, 008 % de défaillances pour 1 000 heures lorsqu'il est déterminé à un niveau de confiance d'environ 50 % à environ 99,9 %, tel que d'environ 55 % à environ 95 %, tel que d'environ 60 % à environ 90 %. Dans un mode de réalisation particulier, le taux de défaillance prédit des condensateurs peut aller d'environ 0,00001 % de défaillances pour 1 000 heures à environ 0,008 % de défaillances pour 1 000 heures à un niveau de confiance d'environ 90 % .
Comme évoqué ci-dessus, les condensateurs criblés par le procédé de la présente invention peuvent être des condensateurs à électrolyte solide ou liquide. Un condensateur à électrolyte solide contient généralement un élément de condensateur qui inclut un corps d'anode, une couche diélectrique et un électrolyte solide. Le condensateur peut également contenir un conducteur électrique d'anode (par exemple ruban, fil métallique, feuille, etc.) qui est connecté électriquement au corps d'anode pour connexion à une terminaison d'anode. La composition de métal de tube (« valve métal » en contenir un un métal qui est capable d'oxydation) d'un composé à base de métal de tube, tel que le tantale, le niobium,
1' aluminium, le hafnium, le titane, leurs alliages, leurs oxydes, leurs nitrures, et ainsi de suite. Par exemple, la composition de métal de tube peut contenir un oxyde électriquement conducteur de niobium, tel que
1'oxyde de niobium ayant un rapport atomique entre niobium et oxygène de 1:1,0 ±
1,0, dans certains modes de réalisation 1:1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation
1: 1,0 ± 0,1 et dans certains modes de réalisation
1:1,0 ± 0,05. Par exemple,
1'oxyde de niobium peut être NbOo,7, NbOi,o,
NbOi, i et
NbÛ2. Dans un mode de réalisation, une poudre à base de métal de tube est employée, laquelle est compactée en utilisant un moule à poudre classique pour former un corps d'anode poreux. Après cela, le corps d'anode poreux est fritté pour former un corps solidaire poreux.
Une fois construite, une couche diélectrique peut être formée en oxydant anodiquement (« anodisant ») le corps d'anode fritté. Cela conduit à la formation d'une couche diélectrique qui est formée par-dessus et/ou au sein des pores du corps d'anode. Par exemple, une anode en tantale (Ta) peut être anodisée en pentoxyde de tantale (Ta2Os) .
Typiquement,
1' anodisation est réalisée en appliquant initialement un électrolyte à l'anode, tel qu'en plongeant l'anode dans
1' électrolyte.
L'élément de condensateur contient également un électrolyte solide qui fonctionne comme la cathode pour le condensateur.
Dans un mode de réalisation, la cathode d'un condensateur à électrolyte solide peut être fabriquée principalement à partir du dioxyde de manganèse et est formée par un processus génériquement appelé manganisation. Dans ce processus, un revêtement de contre-électrode conducteur est formé par-dessus le diélectrique formé par anodisation. L'étape de manganisation est typiquement réalisée en plongeant le dispositif anodisé dans une solution de nitrate manganeux et en chauffant le dispositif imprégné dans une atmosphère moite pour convertir le nitrate en un dioxyde de manganèse conducteur solide. Autrement dit, un électrolyte solide de dioxyde de manganèse peut être formé par la décomposition pyrolytique de nitrate manganeux (Mn(NC>3)2) · De tels condensateurs ayant une cathode formée à partir de dioxyde de manganèse peuvent fonctionner à de hautes températures, telles que jusqu'à environ 250 °C, telles que jusqu'à environ 230 °C, lorsque le condensateur est un condensateur hermétiquement scellé, évoqué plus en détail ci-dessous
Dans un autre mode de réalisation, l'électrolyte solide peut également être formé à partir d'une ou plusieurs couches de polymère conducteur. Le polymère conducteur peut inclure les poly(pyrroles) ; les poly(thiophènes), les poly(3,4éthylènedioxythiophènes)(PEDT) ; les poly(anilines) ; les poly(acétylènes) ; les poly(p-phénylènes) ; les poly(phénolates) ; etc. ; et leurs dérivés. La partie d'anode peut également facultativement être appliquée avec une couche de carbone (par exemple graphite) et une couche d'argent, respectivement. Le revêtement d'argent peut, par exemple, agir comme un conducteur pouvant faire l'objet d'un brasage, une couche de contact et/ou un collecteur de charge pour le condensateur et le revêtement de carbone peut limiter le contact du revêtement d'argent avec l'électrolyte solide. De tels revêtements peuvent couvrir tout ou une partie de l'électrolyte solide.
Quelle que soit la manière particulière dont le condensateur est formé, il peut être connecté à des terminaisons comme cela est bien connu dans l'art. Par exemple, les terminaisons d'anode et de cathode peuvent être électriquement connectées au conducteur d'anode (par exemple une feuille ou un fil conducteur) et à la cathode, respectivement. Généralement parlant, il est souhaitable d'isoler électriquement la terminaison d'anode de la terminaison de cathode de sorte que le condensateur fonctionne de la manière souhaitée. Pour parvenir à une telle isolation, une variété de techniques peut être mise en œuvre. Dans un mode de réalisation, par exemple, toute (s) couche (s) d'oxyde et/ou de cathode formée(s) sur le conducteur peut (peuvent) simplement être enlevée(s) par un processus de gravage (par exemple chimique, laser, etc.).
Comme indiqué ci-dessus, le condensateur à électrolyte solide qui peut être criblé par le procédé de la présente invention contient une terminaison d'anode à laquelle le fil conducteur d'anode de l'élément de condensateur est connecté électriquement et une terminaison de cathode à laquelle la cathode de l'élément de condensateur est connectée électriquement.
Tout matériau conducteur peut être employé pour former les terminaisons, tel qu'un métal conducteur. Les terminaisons peuvent être connectées à l'aide de toute technique connue dans l'art, telle que le soudage, le collage par adhésif, une pâte de métal réfractaire, etc Une fois que l'élément de condensateur est attaché, le support de connexion/les terminaisons peuvent être enserrées au sein d'un boîtier, qui peut ensuite être rempli de silice ou tout autre matériau d'encapsulation connu. La largeur et la longueur du boîtier peuvent varier en fonction de l'application souhaitée. Les boîtiers adéquats peuvent inclure, sans s'y limiter, par exemple les boîtiers « A », « B », « C », « D »,
| « E », | « F », « G », « H », | « J », « K », « L », | « M », | ||
| « N », | « | P », | « R », « S », | « T », « V », « W », | « Y » |
| ou « X | » | (AVX | corporation). | Quelle que soit la | taille |
de boîtier employé, l'élément de condensateur est encapsulé de sorte qu'au moins une portion des terminaisons d'anode et de cathode soit exposée. Après encapsulation, les portions exposées des terminaisons d'anode et de cathode peuvent être vieillies, criblées et coupées à la taille souhaitée.
Comme évoqué ci-dessus, le conducteur d'anode peut se présenter sous la forme d'une feuille ou d'un fil métallique, etc., et peut être formé d'un composé de métal de tube tel que le tantale, le niobium, l'oxyde de niobium, etc. Par exemple, le procédé de criblage de la présente invention peut être utilisé pour cribler de nombreux modes de réalisation de condensateurs à électrolyte, tels que les condensateurs à électrolyte solide que montrent les figures 2 et 3. Comme le montre la figure 2, le condensateur à électrolyte solide peut employer un conducteur d'anode qui se présente sous la forme d'une feuille. En outre, comme le montre la figure 3, le condensateur à électrolyte solide peut employer un conducteur d'anode qui se présente sous la forme d'un fil électrique.
Par exemple, dans un mode de réalisation, le condensateur à cribler peut employer une feuille (par exemple plaque, tôle, etc.) qui est collée au corps d'anode, comme le montre la figure 2. Divers exemples de tels condensateurs sont décrits, par exemple, dans les brevets U. S. N° 5 357 399 de Salisbury ; 6 751 085 de Huntington ; 6 643 121 de Huntington ; 6 849 292 de Huntington ; 6 673 389 de Huntington ; 6 813 140 de Huntington et 6 699 767 de Huntington, qui sont donnés en référence à toutes fins utiles. Sur la figure 2, un mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte solide 200 qui peut être criblé par le procédé de la présente invention est montré, lequel inclut un conducteur d'anode 210 sous la forme d'une feuille. Le conducteur d'anode 210 est collé à un corps d'anode comprimé 213 constitué d'une composition de métal de tube (par exemple, tantale) . Bien que d'autres moyens de collage puissent être utilisés, dans un mode de réalisation particulier, le conducteur d'anode 210 est collé au corps d'anode 213 à l'aide d'un adhésif 212. L'adhésif 212 peut initialement être appliqué à une surface du conducteur d'anode 210. Après cela, le corps d'anode comprimé 213 peut être disposé sur l'adhésif 212. Le corps d'anode 213 et le conducteur d'anode 210 peuvent ensuite être frittés pour amener une liaison à se former entre l'adhésif et le métal à la fois du corps d'anode et du conducteur d'anode. Une fois attaché, le corps d'anode 213 peut ensuite être anodisé et revêtu d'un électrolyte solide comme décrit cidessus. Si on le souhaite, des couches additionnelles peuvent être employées, telles qu'une couche de carbone 227 et/ou une ou plusieurs couches d'argent 221 ou 222, comme également évoqué ci-dessus. Le condensateur 200 peut également inclure une résine d'encapsulation au niveau de parois latérales 224 qui gainent le corps d'anode 213. Des embouts 228 et 229 sont prévus en tant que terminaisons de cathode et d'anode, respectivement, du condensateur 200.
Un autre mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte solide qui peut être criblé par le procédé de la présente invention est montré sur la figure 3. Le condensateur à électrolyte solide 300 peut employer un conducteur d'anode 360 qui se présente sous la forme d'un fil électrique noyé dans le corps d'anode poreux. Dans un tel mode de réalisation, après formation de l'élément de condensateur, 330, des terminaisons d'anode et de cathode peuvent être connectées électriquement au fil électrique d'anode 360 et à la couche d'électrolyte solide 354. La configuration spécifique des terminaisons peut varier comme il est bien connu dans l'art. En se référant à la figure 3, par exemple, il est montré un mode de réalisation qui inclut une terminaison d'anode 370 et une terminaison de cathode 380. Dans ce mode de réalisation particulier, la terminaison de cathode 380 contient une portion 382 en contact électrique avec la surface inférieure 339 de l'élément de condensateur 330. Pour attacher l'élément de condensateur 330 à la terminaison de cathode 380, un adhésif conducteur peut être employé comme il est connu dans l'art.
La terminaison d'anode 370 contient une première portion 376 positionnée sensiblement perpendiculairement à une seconde portion 374. La seconde portion 374 contient une région 351 qui porte le fil électrique d'anode 360. Si on le souhaite, la région 351 peut posséder une « forme de U » pour accentuer encore le contact de surface et la stabilité mécanique du fil électrique 360. Le fil électrique d'anode 360 peut ensuite être soudé à la région 351 avec un laser ou par tout autre procédé adéquat. Une fois que l'élément de condensateur est attaché aux terminaisons, il est enserré au sein d'un boîtier en résine, qui peut ensuite être rempli de silice ou de tout autre matériau d'encapsulation connu. En se référant à nouveau à la figure 3, par exemple, un mode de réalisation particulier d'un tel boîtier d'encapsulation pour un condensateur 300 est montré en tant qu'élément 388. Le boîtier d'encapsulation 388 assure une protection structurelle et thermique additionnelle au condensateur 300. Après encapsulation, des portions exposées des terminaisons d'anode et de cathode respectives peuvent être vieillies, criblées et coupées. Si on le souhaite, les portions exposées peuvent être facultativement courbées deux fois le long de l'extérieur du boîtier 388 (par exemple à un angle d'approximativement 90°).
Un autre mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte solide qui peut être criblé par le procédé de la présente invention est un condensateur hermétiquement scellé, tel que le condensateur montré sur la figure 27. Comme le montre la figure 27, un élément de condensateur à électrolyte solide 520 est hermétiquement scellé au sein d'un logement 522 pour former le condensateur 500. L'un quelconque d'une variété de différents matériaux peut être utilisé pour former le logement, tel que les métaux, les plastiques, les céramiques et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, le logement inclut une ou plusieurs couches d'un métal, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple inoxydable), leurs alliages (par exemple les oxydes électriquement conducteurs), leurs composites (par exemple un métal revêtu d'un oxyde électriquement conducteur) et ainsi de suite. Dans un autre mode de réalisation, le logement peut inclure une ou plusieurs couches d'un matériau céramique, tel que le nitrure d'aluminium, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de silicium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de calcium, le verre, etc. de même que leurs combinaisons.
Le logement peut avoir toute forme souhaitée, telle que cylindrique, forme de D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. En se référant à la figure 27, par exemple, un mode de réalisation d'un ensemble condensateur 500 est montré, lequel contient un logement 522 et un élément de condensateur 520. Pour augmenter le rendement volumétrique, l'élément de condensateur 520 peut avoir une longueur (à l'exclusion de la longueur du conducteur d'anode 560) qui est relativement similaire à la longueur d'une cavité intérieure 526 définie par le logement 522. En outre, il faut comprendre que bien qu'un seul élément de condensateur 520 soit montré sur la figure 27, le logement 522 peut inclure de multiples éléments de condensateur 520. Il faut également comprendre que chacun des éléments de condensateurs 520 peut être criblé par le procédé de la présente divulgation séparément avant d'être hermétiquement scellé dans le logement. En variante, il faut également comprendre que les éléments de condensateur 520 peuvent être hermétiquement scellés dans le logement 522, après quoi l'ensemble condensateur 500 lui-même peut être criblé par le procédé de la présente divulgation.
Bien que cela ne soit nécessaire en aucune manière, l'élément de condensateur peut être attaché au logement de manière telle qu'une terminaison d'anode et une terminaison de cathode soient formées externes au logement pour une intégration ultérieure dans un circuit. La configuration particulière des terminaisons peut dépendre de l'application souhaitée. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'ensemble condensateur peut être formé de telle sorte qu'il puisse être monté en surface, mais rester toujours robuste mécaniquement. Par exemple, le conducteur d'anode peut être connecté électriquement à des terminaisons d'anode et de cathode externes et montables en surface (par languettes, des feuilles, des plaques, exemple des des cadres, etc.).
De telles terminaisons peuvent s'étendre à travers le logement pour connexion avec le condensateur.
L'épaisseur ou la hauteur des terminaisons est généralement sélectionnée pour minimiser l'épaisseur de l'ensemble condensateur. Si on le souhaite, la surface des terminaisons peut être électroplaquée avec du nickel, de l'argent, de l'or, de l'étain, etc. comme il est connu dans l'art pour s'assurer que la pièce finale puisse être montée sur la carte de circuit. Dans un mode de réalisation particulier, la (les) terminaison(s) est (sont) revêtue(s) de bavures de nickel et d'argent, respectivement, et la surface de montage est également plaquée avec une couche de brasure d'étain. Dans un autre mode de réalisation, la (les) terminaison(s) est (sont) revêtue(s) de couches de métal externes fines (par exemple d'or) sur une couche de métal de base (par exemple alliage de cuivre) pour augmenter encore la conductivité.
Dans certains modes de réalisation, des organes de connexion peuvent être employés dans la cavité intérieure de logement pour faciliter la connexion aux terminaisons de manière mécaniquement stable. Par exemple, en se référant à nouveau à la figure 27, l'ensemble condensateur 500 peut inclure un organe de connexion 562 qui est formé à partir d'une première portion 567 et d'une seconde portion 565. L'organe de connexion 562 peut être formé de matériaux conducteurs similaires aux terminaisons externes. La première portion 567 et la seconde portion 565 peuvent être des pièces solidaires ou séparées qui sont connectées ensemble, soit directement, soit via un élément conducteur additionnel (par exemple un métal). Dans le mode de réalisation illustré, la seconde portion 565 est fournie dans un plan qui est généralement parallèle à une direction latérale dans laquelle le conducteur
560 s'étend (par exemple direction y) .
La première portion 567 est « debout » dans le sens où elle est disposée dans un plan qui est généralement perpendiculaire à la direction latérale dans laquelle le conducteur
560 s'étend. De cette manière, la première portion 567 peut limiter le mouvement du conducteur 560 dans la direction horizontale pour accentuer le contact de surface et la stabilité mécanique pendant l'utilisation. Si on le souhaite, un matériau isolant
570 (par exemple une rondelle en employé autour du conducteur 560.
La première portion 567 peut posséder une région de montage (non montrée) qui est connectée au conducteur d'anode 560. La région peut avoir une « forme de U » pour accentuer encore le contact de surface et la stabilité mécanique du conducteur 560. La connexion de la région au conducteur 560 peut être accomplie en utilisant l'un quelconque d'une variété de techniques connues, telles que le soudage, le soudage laser, les adhésifs conducteurs, etc. Dans un mode de réalisation particulier, par exemple, la région est soudée au laser au fil conducteur d'anode 560. Quelle que soit la technique choisie, néanmoins, la première portion 567 peut tenir le fil conducteur d'anode 560 en alignement horizontal substantiel pour accentuer encore la stabilité dimensionnelle de l'ensemble condensateur
500 .
En se référant à nouveau à la figure 27, un mode de réalisation de la présente invention est montré dans lequel l'organe de connexion 562 et l'élément de condensateur 520 sont connectés au logement 522 par
1'intermédiaire de terminaisons d'anode et de cathode 527 et
529, respectivement. La terminaison d'anode 527 contient une première région
527a qui est positionnée au sein du logement 522 et connectée électriquement à l'organe de connexion
562 et une seconde région
527b qui est positionnée externe au logement 522 et fournit une surface de montage 201.
De même, la terminaison de cathode 529 contient une première région 529a qui est positionnée au sein du logement 522 et connectée électriquement à l'électrolyte solide de l'élément de condensateur 520 et une seconde région 529b qui est positionnée externe au logement 522 et fournit une surface de montage 503. Il convient de comprendre que la portion entière de telles régions ne nécessite pas d'être positionnée au sein de ou de façon externe au logement.
Dans le mode de réalisation illustré, une piste conductrice 527c s'étend dans une base 523 du logement pour connecter la première région 527a et la seconde région 527b. De façon similaire, une piste conductrice 529c s'étend dans la base 523 du logement pour connecter la première région 527a et la seconde région 527b. Les pistes conductrices et/ou régions des terminaisons peuvent être séparées ou solidaires. En plus de s'étendre à travers la paroi externe du logement, les pistes peuvent également être positionnées à d'autres emplacements, tels qu'externes à la paroi externe. Bien entendu, la présente invention n'est en aucune manière limitée à l'utilisation de pistes conductrices pour former les terminaisons souhaitées.
Quelle que soit la configuration particulière employée, une connexion des terminaisons 527 et 529 à l'élément de condensateur 520 peut être effectuée en utilisant toute technique connue, telle que le soudage, le soudage laser, les adhésifs conducteurs, etc. Dans un mode de réalisation particulier, par exemple, un adhésif conducteur 531 est utilisé pour connecter la seconde portion 565 de l'organe de connexion 562 à la terminaison d'anode 527. De même, un adhésif conducteur 533
1'élément de est utilisé pour connecter la cathode de condensateur 520 à la terminaison de cathode 529.
Les adhésifs conducteurs peuvent être formés de particules de métal conducteur contenues avec une composition de résine.
Les particules de métal peuvent être de 1'argent, du cuivre, de l'or, du platine, du nickel, du zinc, du bismuth, etc. La composition de résine peut inclure une résine thermodurcissable (par exemple résine époxy), un agent de vulcanisation (par exemple anhydride d'acide) et un agent de couplage (par exemple des agents de couplage au silane). Des adhésifs conducteurs adéquats sont décrits dans la publication de demande de brevet U. S. N° 2006/0038304 de Osako et al., qui est donnée en référence à toutes fins utiles.
Facultativement, un bridage polymérique peut également être disposé en contact avec une ou plusieurs surfaces de l'élément de condensateur, telles que les surface arrière, surface avant, surface supérieure, surface inférieure, surface(s) latérale(s), ou toute combinaison de celles-ci. Le bridage polymérique peut réduire la probabilité de déstratification de l'élément de condensateur d'avec le logement. À cet égard, le bridage polymérique peut posséder un certain degré de résistance mécanique qui lui permet de retenir l'élément de condensateur dans une position relativement fixe même lorsqu'il est soumis à des forces de vibration, mais qui ne soit pas suffisamment fort pour qu'il fissure. Par exemple, le bridage peut posséder une résistance à la traction d'environ 1 à environ 150 Megapascals («
MPa certains modes de réalisation d'environ environ
100 MPa, dans certains modes de réalisation d'environ à environ certains modes de réalisation, d'environ 2 0 à environ 70 MPa, mesurée à une température d'environ 25 °C. Il est normalement souhaité que le bridage ne soit pas électriquement conducteur.
Bien que l'un quelconque d'une variété de matériaux puisse être employé, lesquels ont les propriétés souhaitées de résistance mécanique notées ci-dessus, des résines thermodurcissables vulcanisables se sont avérées être tout particulièrement adéquates pour une utilisation dans la présente invention. Les exemples de telles résines incluent, par exemple, les résines époxy, les polyimides, les résines de mélamine, les résines d'urée-formaldéhyde, les poly(uréthanes), les polymères de silicone, les résines phénoliques, etc Dans certains modes de réalisation, par exemple, le bridage peut employer un ou plusieurs poly(organosiloxanes) . Les résines époxy conviennent également tout particulièrement pour une utilisation en tant que bridage polymérique. Encore d'autres résines adhésives conductrices adéquates peuvent également être décrites dans la publication de demande de brevet de
Osako et al., et le brevet
U. S. N° 7 554 793 de
Chacko, qui sont donnés en référence à toutes fins utiles.
Si on le souhaite, des agents de vulcanisation peuvent également être employés dans le bridage polymérique pour aider la vulcanisation.
Les agents de vulcanisation constituent typiquement d'environ 0,1 à environ 20 % en poids du bridage. On peut également employer encore d'autres additifs, tels que des photoinitiateurs, des modificateurs de viscosité, des agents d'aide à la suspension, des pigments, des agents de réduction de contrainte, des agents de couplage (par non conductrices (par exemple argile, silice, alumine,
Lorsqu'ils sont employés, de tels additifs constituent typiquement d'environ 0,1 à environ 20 % en poids de la composition totale.
En se référant à nouveau à la figure 27, par exemple, il est montré un mode de réalisation dans lequel un seul bridage polymérique 597 est disposé en contact avec une surface supérieure 581 et une surface arrière 577 de l'élément de condensateur 520. Alors qu'un seul bridage est montré sur la figure 27, il faut comprendre que des bridages séparés peuvent être employés pour assurer la même fonction. En fait, plus généralement, tout nombre de bridages polymériques peut être employé pour venir en contact avec toute surface souhaitée de l'élément de condensateur. Lorsque de multiples bridages sont employés, ils peuvent être en contact les uns avec les autres ou rester physiquement séparés. Par exemple, dans un mode de réalisation, un second bridage polymérique (non montré) peut être employé, lequel vient en contact avec la surface supérieure 581 et la surface avant 579 de l'élément de condensateur 520. Le premier bridage polymérique 597 et le second bridage polymérique (non montré) peuvent être ou ne pas être en contact les uns avec les autres. Dans encore un autre mode de réalisation, un bridage polymérique peut également venir en contact avec une surface inférieure 583 et/ou une (des) surface(s) latérale(s) de l'élément de condensateur 520, soit conjointement avec, soit à la place d'autres surfaces.
Quelle que soit la manière dont il est appliqué, il est typiquement souhaité que le bridage polymérique soit également en contact avec au moins une surface du logement pour encourager encore la stabilisation mécanique de l'élément de condensateur contre une déstratification possible. Par exemple, le bridage peut être en contact avec une surface intérieure d'une ou plusieurs paroi(s) latérale(s), paroi externe, couvercle, etc. Sur la figure 27, par exemple, le bridage polymérique 597 est en contact avec des surfaces intérieures 507 et 509 du logement 522. Tout en étant en contact avec le logement, il est néanmoins souhaité qu'au moins une portion de la cavité définie par le logement reste inoccupée pour laisser le gaz inerte s'écouler à travers la cavité et limiter le contact de l'électrolyte solide avec l'oxygène. Par exemple, au moins environ 5 % du volume de la cavité reste typiquement inoccupé par l'élément de condensateur et le bridage polymérique, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 50 % du volume de cavité.
Une fois connecté de la manière souhaitée, le conditionnement résultant est hermétiquement scellé. En se référant à nouveau à la figure 27, par exemple, le logement 522 inclut une base 523 et un couvercle 525 entre lesquels la cavité 526 est formée. Le couvercle 525 et la base 523 peuvent être formés d'une céramique, d'un métal (par exemple, fer, cuivre, nickel, cobalt, etc., ainsi que leurs alliages), d'un plastique, et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, la base 523 est formée d'un matériau céramique et le couvercle 525 est formé d'un matériau métallique. Le couvercle 525 inclut une paroi externe 521 qui est solidaire avec au moins une paroi latérale 524. Dans le mode de réalisation illustré, par exemple, deux parois latérales opposées 524 sont montrées en coupe. La hauteur de la (des) paroi (s) latérale (s) 524 est généralement telle que le couvercle 525 ne vient en contact avec aucune surface de l'élément de condensateur 520 si bien qu'elle n'est pas contaminée. La paroi externe 521 et la base 523 s'étendent toutes deux dans une direction latérale (direction y) et sont généralement parallèles l'une à l'autre et à la direction latérale du conducteur d'anode 560. La paroi latérale 524 s'étend depuis la paroi externe 521 dans une direction longitudinale qui est généralement perpendiculaire à la base 523. Une extrémité distale 506 du couvercle 525 est définie par la paroi externe 521 et une extrémité proximale 501 est définie par une lèvre 553 de la paroi latérale 524.
Plus particulièrement, la lèvre 553 s'étend depuis la paroi latérale 524 dans la direction latérale, qui peut être généralement parallèle à la direction latérale de la base 523. La lèvre 553 définit également un bord périphérique 551, qui peut être généralement perpendiculaire à la direction latérale dans laquelle la lèvre 553 et la base 523 s'étendent. Le bord périphérique 551 est situé au-delà de la périphérie externe de la paroi latérale 524 et peut être généralement coplanaire avec un bord 571 de la base 523 La lèvre 553 peut être scellée à la base 523 à l'aide de toute technique connue, telle que le soudage (par exemple par résistance ou laser), le brasage, de la colle, etc. Par exemple, dans le mode de réalisation illustré, un organe de scellage 587 est employé (par exemple un joint verre-métal, une bague Kovar®, etc.) entre les composants pour faciliter leur attachement. Néanmoins, l'utilisation d'une lèvre décrite ci-dessus peut permettre une connexion plus stable entre les composants et améliorer le joint et la stabilité mécanique de l'ensemble condensateur.
Le scellage hermétique a typiquement lieu en présence d'une atmosphère gazeuse qui contient au moins un gaz inerte de façon à inhiber l'oxydation de l'électrolyte solide pendant l'utilisation. Le gaz inerte peut inclure, par exemple, l'azote, l'hélium, l'argon, le xénon, le néon, le krypton, le radon et ainsi de suite, ainsi que leurs mélanges. Typiquement, les gaz inertes constituent la plus grande partie de l'atmosphère au sein du logement, telle que d'environ 50 % en poids à 100 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 75 % en poids à 100 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 90 % en poids à environ 99 % en poids de l'atmosphère. Si on le souhaite, on peut également employer une quantité relativement petite de gaz non inertes tels que le dioxyde de carbone,
1'oxygène, la vapeur d'eau, etc.
Dans de tels cas, néanmoins, les gaz non inertes constituent typiquement 15 % en poids ou moins, dans certains modes de réalisation 10 % en poids ou moins, dans certains modes de réalisation environ 5 % en poids ou moins, dans certains modes de réalisation environ 1 % en poids ou moins, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,01 % en poids à environ 1 % en poids de l'atmosphère au sein du logement. Par exemple, la teneur en humidité (exprimée en termes d'humidité relative) peut être d'environ 10 % ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 5 % ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 1 % ou moins, et dans certains modes de réalisation, d'environ
0,01 % à environ 5 %.
Comme évoqué ci-dessus, le procédé de criblage de la présente invention peut également être utilisé pour cribler des condensateurs à électrolyte liquide. Un condensateur à électrolyte liquide inclut généralement un corps d'anode poreux contenant une couche diélectrique, une cathode contenant un substrat de métal revêtu d'un revêtement électrochimiquement actif (par exemple un polymère conducteur) et un électrolyte aqueux. La conductivité ionique de l'électrolyte est sélectivement maîtrisée dans une plage particulière de sorte que le condensateur puisse être chargé à une haute tension. L'agencement physique de l'anode, de la cathode et de l'électrolyte de travail d'un condensateur à électrolyte liquide criblé par le procédé de la présente invention peut généralement varier comme il est connu dans l'art. En se référant à la figure 4, par exemple, un mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte liquide 400 est montré, lequel inclut un électrolyte de travail 440 disposé entre une anode 450 et une cathode 430. L'anode 450 contient un film diélectrique 460 et est noyée avec un conducteur 420 (par exemple un fil électrique de tantale). La cathode 430 peut être formée d'un substrat de cathode 410 et d'un matériau électrochimiquement actif 490. Bien que non montré, un séparateur peut être positionné entre la cathode 430 et l'anode 450 pour empêcher un contact direct entre l'anode et la cathode, mais en permettant une circulation de courant ionique de l'électrolyte de travail 440 vers les électrodes. Un joint 470 (par exemple verre-métal) peut également être employé, lequel connecte et scelle l'anode 450 à la cathode 430. Bien que non montré, le condensateur 400 peut également inclure un espaceur (non montré) qui tient l'anode 450 immobile au sein de la cathode 430. L'espaceur peut, par exemple, être constitué de plastique et peut être en forme de rondelle.
La présente invention peut être mieux comprise en référence aux exemples suivants, qui se réfèrent aux figures 5 à 25 et montrent l'efficacité et la fiabilité du procédé de criblage de condensateur électrolytique de la présente invention. Les exemples 1 à 3 et 10 utilisent la figure 5 comme point de départ, qui trace les premiers courants de fuite pour tous les condensateurs mis à l'essai dans 10 lots et les sépare en zones. La « zone 1 » inclut des pièces qui ont un premier courant de fuite qui est à trois écarts-types près le premier courant de fuite moyen qui, dans ce cas, est mesuré à une température de 125°C et à une tension qui est égale à 2/3 de la tension nominale. La « zone 1 à la limite » inclut des pièces qui ont un premier courant de fuite qui est à trois écarts-types près le premier courant de fuite moyen mais sont proches de la limite. La « zone 2 » inclut des pièces qui ont un premier courant de fuite au-dessus de trois écartstypes du premier courant de fuite moyen. Néanmoins, les condensateurs dans la « zone 2 » ont un premier courant de fuite qui est inférieur à la limite de coupure haute de 0,001*C*VR*12. Notons que la limite de coupure haute est calculée à partir de l'équation suivante :
Limite DCL = 0,001 ★ Capacité (C) ★ Tension
Nominale (VR) ★ Facteur de Température (FT) , où le FT vaut 12 à 125 °C. Ici, la constante, qui est de 0,001 dans le calcul de la limite de courant de fuite utilisée sur la figure 5, est multipliée par le produit de la capacité et de la tension nominale (VR) , qui est en outre multiplié par un facteur de 12 pour rendre compte d'une température élevée de 125°C. Notons que la constante utilisée peut être de 0,01 pour des applications commerciales ou militaires, alors que la constante utilisée peut être de 0,001 dans les applications médicales ou aérospatiales. Sur la figure 5, la limite de coupure haute résultante d'après les variables décrites ci-dessus ou la capacité de conception de produit sont de 0,225 μΑ. Dans le même temps, la « zone 3 » inclut des condensateurs ayant un premier courant de fuite qui est à la fois au-dessus de trois écarts-types du premier courant moyen de fuite et supérieur à la limite de coupure haute de 0,001*C*VR*12
Exemple 1
Essai de durée à 125°C et 2/3 de tension nominale
En se référant aux figures 6 à 9, 100 condensateurs par lot issus de 10 lots entrant dans la « zone 1 » sur la figure 5 ci-dessus, ont été déverminés à 125°C pendant une durée de 42 heures à 1,0 fois la tension nominale des condensateurs. Les pièces ont été montées sur des cartes FR-4 et soumises à un essai de durée de 1 000 heures à 125°C et 2/3 de tension nominale. Le courant de fuite (DCL) a ensuite été déterminé à une température de 25°C et à la tension nominale pour les pièces après achèvement de l'essai de 1 000 heures.
Comme vu sur la figure 6, les condensateurs de « zone 1 » de la figure 5 affichaient globalement un courant de fuite légèrement plus élevé sur la figure 6 post-montage en comparaison à la figure 5 qui, comme évoqué ci-dessus, représente la détermination du premier courant de fuite. Néanmoins, les condensateurs ont un courant de fuite qui est encore en dessous de la limite de coupure/défalliance sévère de
0,225 μΑ prédéterminée pour les condensateurs.
De même, comme on le voit sur la figure
7, à la fin de l'essai de durée de 1 000 heures à 125 °C à
2/3 de la tension nominale, les condensateurs de la « zone » de la figure 5 affichaient globalement un courant de fuite légèrement plus élevé sur la figure 7 en comparaison aux figures 5 et 6. Néanmoins, les condensateurs ont un courant de fuite qui est encore en dessous de la limite de défaillance de 0,225 μΑ pour les condensateurs.
Dans le même temps, la figure 8 montre les mesures de courant de fuite pour les condensateurs de « zone 1 » comme déterminé à divers instants pendant l'essai de durée.
Un condensateur faisait l'objet d'une défaillance en affichant un courant de fuite au-dessus de la limite de 0,225 μΑ tout au long de l'essai, comme indiqué par l'ovale en pointillés, alors que les trois autres condensateurs affichaient des courants de fuite au-dessus de la limite de 0,225 μΑ à la mesure de courant de fuite DCL de heures, mais se stabilisaient lors d'un essai de durée supplémentaire jusqu'à 1000 heures.
Notons que ces condensateurs ayant fait l'objet d'une défaillance auraient été enlevés en utilisant le procédé de criblage de la présente invention, mais l'essai s'est poursuivi sur les condensateurs ayant fait l'objet d'une défaillance pour voir comment ils se comporteraient lors d'un essai à long terme. Comme montré, le courant de fuite pour quelques-uns des condensateurs était au-dessus de la limite de coupure pendant la mise à l'essai mais chutait ensuite en dessous de la limite de coupure à la fin de l'essai. Ainsi, en ne suivant pas le procédé de criblage de la présente invention et en ne se préoccupant que des données d'essai de durée de vie au point final, cela pourrait conduire à accepter des condensateurs qui ont des caractéristiques instables.
Ensuite, la figure 9 montre le changement dans le courant de fuite (DCL) pour chacune des pièces de « zone 1 » soumise à un essai de durée de 1 000 heures à 125°C à 2/3 de la tension nominale de la figure 7 en comparaison au courant de fuite post-montage de la figure 6. Comme montré, le graphique de la dérive de DCL observée pendant l'essai de 1 000 heures à 125°C est représenté par une population de bon comportement avec une dérive de DCL moyen négligeable.
Exemple 2
Essai de durée à 85°C et à tension nominale
En se référant aux figures 10 à 13, 10 condensateurs par lot issus de 10 lots entrant dans la « zone 1 » sur la figure 5 ont été déverminés à 125°C pendant une durée de 42 heures à 1,0 fois la tension nominale des condensateurs. Les pièces ont ensuite été montées sur des cartes FR-4 et soumises à un essai de durée de 2 000 heures à 85°C et à la tension nominale. Le courant de fuite (DCL) a ensuite été déterminé pour les pièces à divers stades de l'essai de durée de 2 000 heures. Comme on le voit sur les 10 graphiques représentatifs des 10 lots, tous les condensateurs étaient en dessous de la limite de coupure de DCL (comme montré par la ligne en gras) après 2 000 heures d'essai de durée, indiquant que le procédé de criblage itératif selon l'invention est efficace pour éliminer des condensateurs instables des lots mis à l'essai. Notons que la limite de coupure est calculée à partir de l'équation suivante :
| Limite DCL | - | 0,0025 * | Capacitance (C)★ | Tension |
| nominale | (VR) * Facteur de température | (FT) , | ||
| où le FT vaut | 1 | pour 25 | °C, 10 pour 85°C | et 12 pour |
| 125°C. | ||||
| Exemple 3 | ||||
| Essai de durée | à | 85°C et | tension nominale, | population |
non standard
Ensuite, des condensateurs individuels avec performance marginale ou anormale par déverminage à 125°C, ont été isolés, catégorisés en pièce de « zone 1 à la limite » (c'est-à-dire figure 14), « voyageurs de zone 2 à zone 1 » (c'est-à-dire figure 15), ou « zone 2 » (c'est-à-dire figure 16), et soumis à un essai de durée à 85°C à la tension nominale.
En se référant à la figure 14, un graphique est montré, lequel dépiste les courants de fuite des condensateurs présentant les dix plus hautes mesures de premier courant de fuite qui étaient encore dans la limite de coupure de trois écarts-types (c'est-à-dire « zone 1 ») à la mesure de premier courant de fuite d'itération de la figure 5. Bien que ces 10 condensateurs aient des premières mesures de courant de fuite proches de la limite de coupure de trois écartstypes, les condensateurs restaient stables pendant l'essai de durée, indiquant l'efficacité relative de la limite de coupure de courant de fuite de trois écartstypes utilisée dans le procédé de criblage itératif selon l'invention.
En se tournant vers la figure 15, il est montré un graphique qui dépiste le comportement de courant de fuite de condensateurs qui ont échoué au déverminage de premier courant de fuite dans le criblage en ayant des courants de fuite au-dessus de la limite de coupure de trois écarts-types et ont donc été initialement catégorisés comme des pièces de « zone 2 ». Toutefois, pendant le déverminage, ces pièces de « zone 2 » affichaient une auto-cicatrisation de sorte que leur courant de fuite de deuxième itération était réduit pour entrer dans la limite de coupure de second courant de fuite de trois écarts-types (après déverminage). Alors que ces condensateurs réussissent l'essai de durée en étant dans la limite de trois écarts-types après 2 000 heures, le procédé de criblage itératif des revendications en instance rejette ces condensateurs. Bien que les condensateurs réussiraient techniquement l'essai de durée, l'instabilité pendant l'essai de durée justifie le retrait de tels condensateurs de leurs lots respectifs.
Ensuite, la figure 16 est un graphique montrant le comportement de courant de fuite de condensateurs qui excédait la limite de coupure de premier courant de fuite de trois écarts-types mais étaient dans la limite de courant de fuite de coupure permanente, qui était de 0,001*C*VR*12. Bien que la plus grande partie des condensateurs semble stable dans l'essai de durée à 85 °C, cette population est susceptible de contenir des condensateurs instables, comme démontré par les trois unités défaillantes représentées par les trois lignes en pointillés.
Comme le montrent les exemples 1 à 3, le procédé de criblage itératif de la présente invention est hautement fiable en ce qu'une mise à l'essai de durée d'une taille d'échantillon de 1 000 condensateurs criblés à 125°C à 2/3 de la tension nominale pendant 1 000 heures et à 85°C à pleine tension nominale pendant 2 000 heures conduit à zéro défaillance jusqu'à une limite de courant de fuite de qualification de 0,005*C*Vr, qui est la moitié de l'exigence militaire type actuel pour l'essai de durée, qui est de 0,01*C*VR.
Exemple 4
Comparaison des DCL pré-déverminage et post-déverminage
En outre, le courant de fuite des condensateurs a été déterminé à 125°C et 2/3 de la tension de travail après un trempage de 15 secondes avant déverminage en utilisant le procédé de la présente invention et le procédé de Weibull comparatif. Dans le cadre du procédé de la présente invention, le déverminage a été réalisé à 125°C, alors que le déverminage du procédé de Weibull a été réalisé à 85°C. Comme le montre la figure 17, le courant de fuite pré-déverminage était généralement plus élevé que les deux courants de fuite post déverminage et variait d'environ 0,7 μΑ à environ
1,2 μΑ. Dans le même temps, le courant de fuite postdéverminage du procédé de Weibull variait d'environ 0,6 μΑ à environ 1,3 μΑ, et le courant de fuite postdéverminage du procédé de la présente demande variait d'environ 0,4 μΑ à environ 1,0 μΑ. Alors que la figure 17 démontre la dérive paramétrique du courant de fuite continu résultant du processus de déverminage de la présente demande, où le courant de fuite continu global est significativement plus faible, la figure 17 montre également que le courant de fuite continu de pièces potentiellement endommagées a été accru, de sorte que les pièces ont un courant de fuite d'environ 0,8 μΑ à environ 1,0 μΑ, ce qui peut améliorer l'efficacité du procédé de criblage statistique de la présente invention.
Exemple 5
Essai de durée à 85°C de condensateurs réussissant ou échouant au criblage de premier DCL
Ensuite, la dérive dans le courant de fuite après essai de durée à 85°C pour 2 jeux de condensateurs issus d'un lot - 1 jeu réussissant le criblage de premier courant de fuite (pré-déverminage) et 1 jeu échouant au criblage de premier courant de fuite (prédéverminage) - ont été comparées. L'essai de durée à 85°C pendant 2 000 heures a été réalisé, après quoi la dérive de courant de fuite pour chaque jeu de condensateurs a été déterminée. Les résultats sont montrés sur la figure 18, où il est indiqué que les condensateurs qui auraient été retirés pendant le criblage de premier courant de fuite (pré-déverminage) dans le procédé de la présente demande présentent une dérive conséquente de courant de fuite après essai de durée, alors que les condensateurs qui réussissaient le criblage de premier courant de fuite (pré-déverminage) et étaient acceptés pour un criblage ultérieur présentaient une petite dérive de courant de fuite après essai de durée.
La figure 18 démontre donc que le procédé de la présente demande peut enlever des défauts inhomogènes dans les condensateurs mis à l'essai avant le processus de déverminage via une étape de criblage basée sur le courant de fuite où des condensateurs potentiellement instables sont retirés. Sans cette étape de criblage, ces condensateurs potentiellement instables peuvent venir alimenter la distribution de DCL représentant de bons condensateurs après déverminage pendant le criblage en raison du processus de cicatrisation induit pendant le déverminage, pourtant, après essai de durée, comme le montre la figure 18, ces condensateurs potentiellement instables peuvent présenter une dérive de courant de fuite conséquente, indiquant que ces condensateurs ont des défauts non caractéristiques du reste des condensateurs dans le lot. Par ailleurs, l'utilisation d'un criblage statistique avant le déverminage à 125 °C comme décrit dans la présente demande réduit ou élimine la possibilité que cette petite quantité de condensateurs potentiellement paramétriquement instables entre dans le lot livré.
Exemple 6
Comparaison de la détermination de courant de fuite à 25°C et 125°C
Comme évoqué ci-dessus, le procédé de criblage de la présente demande détermine le courant de fuite des condensateurs qui sont criblés à des températures élevées. La figure 19 montre comment la détermination du courant de fuite à des températures élevées accentue la possibilité de détecter des variations individuelles de condensateur dans le courant de fuite au sein d'un lot de condensateurs qui seraient normalement non détectés pendant un essai à 25°C (température ambiante) Comme montré, les condensateurs mis à l'essai à 25°C ne présentent pas de dérive paramétrique de courant de fuite, alors qu'une portion des condensateurs mis à l'essai à 125°C présente bien une dérive paramétrique de courant de fuite, où le courant de fuite de ces condensateurs varie d'environ 2 μΑ à environ 10 μΑ. Si la température à laquelle le courant de fuite était mesuré n'avait pas été augmentée, ces condensateurs à valeur aberrante n'auraient pas été détectés et isolés au criblage du lot, ce qui signifie que des condensateurs potentiellement instables auraient réussi le criblage.
Exemple 7
Amélioration de DCL démontrée avec déverminage à température élevée
Les figures 20 et 21 montrent l'amélioration du courant de fuite global lorsque la température de déverminage est augmentée en comparaison au déverminage de 85°C classique associé au procédé de Weibull. Par exemple, la figure 20 montre le courant de fuite prédéverminage pour un lot de condensateurs, en comparaison au courant de fuite après le processus de déverminage à 125°C décrit dans la présente demande et le processus de déverminage à 85°C associé au procédé de Weibull. Le courant de fuite pour des condensateurs déverminés à la température élevée de 125°C a généralement un courant de fuite plus faible que les condensateurs déverminés en utilisant le procédé de Weibull, pourtant, au même moment, toutes valeurs aberrantes peuvent être plus facilement révélées. Dans le même temps, la figure 21 montre que le DCL réduit après le processus de déverminage à 125°C décrit dans la présente demande peut être répété sur de multiples lots.
Exemple 8
Essai de durée à 125°C et 2/3 de la tension de travail pendant 1 000 heures
Par la suite, la figure 22 compare le courant de fuite de condensateurs subissant le criblage de courant de fuite initial et le processus de déverminage de 125 °C comme décrit dans la présente demande avec le courant de fuite de condensateurs subissant un processus de déverminage de 85°C conformément au procédé de Weibull après 1 000 heures d'essai de durée à 125°C et 2/3 de la tension de travail où l'on a fixé la limite de courant de fuite permanente spécifiée à 0,225 μΑ. Le courant de fuite a été déterminé à 25°C à la tension de travail des condensateurs après un temps de trempage de 30 secondes. 10 condensateurs issus de 10 lots criblés via le procédé décrit dans la présente demande ont été mis à l'essai, conjointement avec 170 condensateurs déverminés via le procédé de Weibull traditionnel à 85°C.
Comme montré, deux condensateurs déverminés en utilisant le procédé de Weibull faisaient l'objet d'une défaillance après mise à l'essai de durée car leurs courants de fuite étaient au-dessus de la limite prédéterminée de 0,225 μΑ. En particulier, les deux pièces défaillantes avaient des courants de fuite postdéverminage d'environ 0,4 μΑ et 0,5 μΑ. Par ailleurs, aucun des condensateurs criblés et déverminés en utilisant le procédé de la présente demande n'était défaillant en ce qu'aucun des condensateurs ne démontrait un courant de fuite au-dessus de la limite de 0,225 μΑ.
Exemple 9
Effet du procédé de criblage sur le courant de fuite
En outre, les courants de fuite de 10 condensateurs échantillonnés auprès de 10 lots de condensateurs qui ont été soumis au procédé de criblage de la présente demande après essai de durée à 85°C et tension nominale pendant 2 000 heures ont été comparés à leurs courants de fuite pré-essai de durée. Comme le montre la figure 23, après 2 000 heures d'essai de durée, la dérive dans le courant de fuite pré- et postessai de durée était négligeable.
Exemple 10
Essai de durée des pièces de zone 1, zone 1 à la limite et zone 2 à 85°C pendant 2 000 heures
Dans un autre exemple, le courant de fuite pour des condensateurs dans 10 lots a été déterminé postdéverminage à 125°C. Les condensateurs ont ensuite été groupés en condensateurs de « zone 1 », condensateurs de « zone 1 à la limite » et condensateurs de « zone 2 » comme évoqué ci-dessus en se basant sur la figure 5. La « zone 1 » incluait les condensateurs ayant un courant de fuite qui était à trois écartstypes près le courant de fuite moyen, ce qui, dans ce cas, est mesuré à une température de 125°C et à une tension qui est de 2/3 la tension nominale. La « zone 1 à la limite » incluait des condensateurs ayant un courant de fuite à trois écarts-types près le courant de fuite moyen, mais qui avaient également des courants de fuite proches de la limite de trois écartstypes (c'est-à-dire, les condensateurs ayant les 10 courants de fuite les plus élevés post-déverminage qui étaient dans la limite de trois écarts-types). La « zone 2 » incluait des condensateurs ayant un courant de fuite au-dessus de trois écarts-types du courant de fuite moyen mais était également inférieure à la limite de coupure haute de 0,225 μΑ. Après groupage des condensateurs dans les zones appropriées, les condensateurs ont ensuite été soumis à 2 000 heures d'essai de durée à 85°C. Ensuite, le courant de fuite pour chacun des condensateurs dans chaque zone a été mesuré à 25°C.
Comme le montre la figure 24, trois condensateurs groupés en « zone 2 » qui étaient dans la limite de courant de fuite de coupure sévère de 0,225 μΑ avant essai de durée étaient défaillants après essai de durée et avaient des courants de fuite d'environ 0,75 μΑ,
1,5 μΑ et 2,75 μΑ. Dans le même temps, toutes les pièces de « zone 1 » et pièces de « zone 1 à la limite » avaient des courants de fuite en dessous de la limite de 0,225 μΑ après essai de durée. Cela indique que les limites de coupure sévères traditionnelles n'éliminent pas effectivement des pièces qui ont des soucis de fiabilité plus tard, telles que les condensateurs qui ont des courants de fuite qui étaient initialement dans la limite de coupure sévère, mais avaient des courants de fuite au-dessus de la limite de coupure sévère après essai de durée.
La figure 25 est un zoom de la vue de la figure 24 et montre que le courant de fuite des pièces de « zone 2 » augmentait en comparaison aux pièces de « zone 1 » et « zone 1 à la limite » indiquant des soucis possibles de fiabilité des pièces de « zone 2 ».
Exemple 11
Calcul de taux de défaillance pour un niveau de confiance de 60 %
Dans l'exemple 11, le tableau 1 ci-dessous montre les entrées et sorties pour un calcul de taux de défaillance utilisant les formules évoquées ci-dessus. Dans l'exemple 11, un niveau de confiance de 60 % a été sélectionné et 30 condensateurs ayant une tension nominale de 10 ont été mis à l'essai pendant 6 heures à une température de 125°C à 2/3 de la tension nominale, qui était de 6,6 volts. Le taux de défaillance prédit a ensuite été calculé en supposant que les condensateurs seraient utilisés par le client à 25°C et à une tension de 5 volts. Comme le montre le tableau 1, l'essai des condensateurs à 125°C pendant 6 heures à 6,6 volts était l'équivalent d'environ 2 000 000 d'heures à 25°C et 5 volts, et conduisait à un taux de défaillance prédit d'environ 0,0029 % défaillances pour 1 000 heures.
EXEMPLE 11 : CALCUL DE TAUX DE DEFAILLANCE POUR PROCEDE DE CRIBLAGE ITÉRATIF
| ENTRÉES | (10 V Part) | SORTIES | |
| Tension nominale (V) | 10 | Heures composant2 (équivalentes à Temp. d'application) | 1 978 593 |
| Nombre de condensateurs mi s à l'essai | 30 | Années composant (équivalentes à Temp. d'application) | 225,71 |
| Heures mises à l'essai | 6 | Facteur d'accélération d'essai3 (température) | 38 234,21 |
| Température d'essai (C) | 125 | Facteur d'accélération d'essai4 (tension) | 0,287496 |
| Tension d'essai (V) | 6, 6 | Facteur d'accélération d'application5 (tension) | 0,1250 |
| Nombre de défaillances | 0 | ||
| Niveau de confiance (%) | 60 | Taux de défaillance6 (défaillances en pour cent pour 1 000 heures) | 0,002894 |
| Température d'application (C) | 25 | TMED (Temps moyen entre défaillances) (heures) | 34 549 607 |
| Tension d'application (V) | 5 | ||
| Energie d'activation1 de l'embout en tantale (eV) | 1, 08 |
Hypothèses et facteurs dans les formules :
1 L'énergie d'activation est ajustable 2 Les heures composant équivalentes sont basées sur le modèle MIL-HDBK-217 pour des condensateurs à tantale solide, et les heures composant totales mises à l'essai à la température d'essai sont multipliées par le facteur d'accélération de température d'essai et le facteur d'accélération de tension d'essai pour obtenir les heures composant équivalentes utilisées dans le calcul du taux de défaillance.
3 Le facteur d'accélération de température d'essai est basé sur le modèle d'Arrhenius ; les températures sont en Kelvin, et la constante de
Boltzmann - 8,63E-5 eV/K 4 Le facteur d'accélération de tension d'essai est la tension d'essai divisée par la tension nominale, au cube 5 Le facteur d'accélération de tension d'application est la tension d'application divisée par la tension nominale, au cube 6 Les prédictions de taux de défaillance sont basées sur une distribution de chicarré ; les degrés de liberté dans l'utilisation de la distribution de chi-carré sont le nombre de défaillances plus 1 multiplié par 2 ; et le taux de défaillance calculé est multiplié par le facteur d'accélération de tension d'application pour obtenir le taux de défaillance final.
Tableau 1
Exemple 12
Calcul de taux de défaillance pour un niveau de confiance de 90 %
Dans l'exemple 12, le tableau 2 ci-dessous montre les entrées et sorties pour un calcul de taux de défaillance utilisant les formules évoquées ci-dessus. Dans l'exemple 12, un niveau de confiance de 90 % a été sélectionné, et 30 condensateurs ayant une tension nominale de 10 ont été mis à l'essai pendant 6 heures à une température de 125°C à 2/3 de la tension nominale, qui était de 6,6 volts. Le taux de défaillance prédit a ensuite été calculé en supposant que les condensateurs seraient utilisés par le client à 25°C et à une tension de 5 volts. Comme le montre le tableau 1, la mise à l'essai des condensateurs à 125°C pendant 6 heures à
6,6 volts était l'équivalent d'environ 2 000 000 d'heures à 25°C et 5 volts et conduisait à un taux de défaillance prédit d'environ 0,0072 % défaillances pour 1 000 heures.
EXEMPLE 12 : CALCUL DE TAUX DE DÉFAILLANCE POUR PROCÉDÉ DE CRIBLAGE ITÉRATIF
| ENTRÉES | (10 V Part) | SORTIES | |
| Tension nominale (V) | 10 | Heures composant2 (équivalentes à Temp. d'application) | 1 978 593 |
| Nombre de condensateurs mi s à l'essai | 30 | Années composant (équivalentes à Temp. d'application) | 225,71 |
| Heures mises à l'essai | 6 | Facteur d'accélération d'essai3 (Température) | 38 234,21 |
| Température d'essai (C) | 125 | Facteur d'accélération d'essai4 (Tension) | 0,287496 |
| Tension d'essai (V) | 6, 6 | Facteur d'accélération d'application5 (tension) | 0,1250 |
| Nombre de défaillances | 0 | ||
| Niveau de confiance (%) | 90 | Taux de défaillance6 (défaillances en pour cent pour 1 000 heures) | 0,007273 |
| Température d'application (C) | 25 | TMED (Temps moyen entre défaillances) (heures) | 13 748 671 |
| Tension d'application (V) | 5 | ||
| Energie d'activation1 de l'embout en tantale (eV) | 1, 08 |
Hypothèses et facteurs dans les formules :
1 L'énergie d'activation est ajustable 2 Les heures composant équivalentes sont basées sur le modèle MIL-HDBK-217 pour des condensateurs à tantale solide, et les heures composant totales mises à l'essai à la température d'essai sont multipliées par le facteur d'accélération de température d'essai et le facteur d'accélération de tension d'essai pour obtenir les heures composant équivalentes utilisées dans le calcul du taux de défaillance.
3 Le facteur d'accélération de température d'essai est basé sur le modèle d'Arrhenius ; les températures sont en Kelvin, et la constante de
Boltzmann - 8,63E-5 eV/K 4 Le facteur d'accélération de tension d'essai est la tension d'essai divisée par la tension nominale, au cube 5 Le facteur d'accélération de tension d'application est la tension d'application divisée par la tension nominale, au cube 6 Les prédictions de taux de défaillance sont basées sur une distribution de chicarré ; les degrés de liberté dans l'utilisation de la distribution de chi-carré sont le nombre de défaillances plus 1 multiplié par 2 ; et le taux de défaillance calculé est multiplié par le facteur d'accélération de tension d'application pour obtenir le taux de défaillance final.
Tableau 2
Ces modifications et variations et d'autres de la présente invention peuvent être mises en pratique par l'homme du métier, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. En outre, il faut 5 comprendre que des aspects des divers modes de réalisation peuvent être interchangés aussi bien en intégralité ou en partie. De plus, l'homme du métier appréciera la description précédente à titre d'exemple seulement, qui n'est pas censée limiter l'invention 10 décrite aux revendications annexées.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fourniture d'un lot de condensateurs à un client, le procédé comprenant :la détermination d'une tension nominale pour les condensateurs ;le criblage itératif (100) des condensateurs pour retirer les condensateurs du lot ayant un courant de fuite au-dessus d'une valeur prédéterminée à chaque itération, la valeur prédéterminée étant égale à un ou plusieurs écarts-types au-dessus du courant de fuite moyen mesuré à chaque itération ; et la fourniture du lot de condensateurs au client sans déclasser la tension nominale.
- 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre le calcul d'un courant de fuite de moyenne générale pour de multiples lots de condensateurs, dans lequel le lot à fournir au client est inclus dans le calcul de courant de fuite de moyenne générale, et la vérification qu'un courant de fuite moyen pour le lot est à un ou plusieurs écarts-types près le courant de fuite de moyenne générale.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le courant de fuite moyen pour le lot est à trois écarts-types près le courant de fuite de moyenne générale.
- 4. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la fourniture au client d'un taux de défaillance prédit pour le lot de condensateurs, dans lequel un calcul pour déterminer le taux de défaillance prédit exclut des condensateurs retirés du lot pendant un premier criblage d'itération (100) qui se produit avant un traitement thermique de déverminage (114) .
- 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le calcul de taux de défaillance prédit utilise un
facteur d'accélération de tension (FATEC) basé sur une tension appliquée au lot de condensateurs pendant un essai de durée et un facteur d'accélération de température (FATE) basé sur une température à laquelle l'essai de durée se produit. - 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le taux de défaillance prédit est compris entre environ 0,00001 % de défaillances pour 1 000 heures et environ 0,008 % de défaillances pour 1 000 heures comme déterminé à un niveau de confiance d'environ 90 %.
- 7. Procédé de calcul d'un taux de défaillance prédit pour des condensateurs électrolytiques, le procédé comprenant :la soumission des condensateurs à un traitement de déverminage (114) à une première température et à une première tension pendant une première durée ;la soumission des condensateurs à un essai de durée à une seconde température et une seconde tension pendant une seconde durée ; et la détermination du nombre de condensateurs défaillants après l'essai de durée basé sur le nombre de condensateurs ayant un courant de fuite au-dessus d'un niveau prédéterminé, dans lequel le calcul pour déterminer le taux de défaillance prédit exclut des condensateurs défaillants avant le traitement de déverminage.
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le calcul de taux de défaillance prédit comprend en outre l'utilisation d'un facteur d'accélération de tension (FATEC) basé sur une tension appliquée au lot de condensateurs pendant l'essai de durée et un facteur d'accélération de température (FATE) basé sur la température à laquelle l'essai de durée se produit.
- 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le taux de défaillance prédit est compris entre environ 0,00001 % de défaillances pour 1 000 heures et environ 0,008 % de défaillances pour 1 000 heures comme déterminé à un niveau de confiance d'environ 90 %.
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