Перетин керамічних конденсаторів

Я намагаюся зробити аналіз несправності купи керамічних конденсаторів.

Короткий опис заявки:

Керамічні конденсатори потужністю 1010 мкФ розміщені паралельно з акумулятором 3,6 В. MCU прокидається періодично (максимум один раз на хвилину) і подає струм (максимальний пік 10-15 мА протягом декількох мілісекунд). Загальний час перед поверненням до режиму сну вкрай низької потужності - 130 мс. Конденсатори повинні містити достатню кількість енергії, щоб покрити це, не опускаючись нижче 1,6 В (мінімальна напруга живлення для MCU).

Це потрібно, оскільки робоча температура низька, і акумулятор не може доставити. Акумулятор має достатньо часу для підзарядки конденсаторів, поки MCU спить.

Я підозрюю шорти в конденсаторах. Тому що:

• На деяких моїх платах акумулятор дуже швидко розрядився
• З того, що я читав, керамічні конденсатори, особливо у великих упаковках, чутливі до механічних навантажень і можуть тріснути, викликаючи шорти

Щоб переконатися в цьому, я спробував зробити перерізи, але мені важко зрозуміти, що я бачу.

Як я зробив переріз:

• Використовували дрімель, щоб відрізати кут друкованої плати, де розміщені конденсатори
• Сформуйте відрізані ПХБ в епоксидному клеї, щоб полегшити поводження
• Використовували алмазну циркулярну пилу, щоб зробити перетин приблизно посередині конденсаторів (по довжині)
• Мокре шліфування та полірування до 1 мкм, а потім 1 мкм плівки

Я повторив це на двох друкованих платах.

Поруч є 3 конденсатори:

Тут ви бачите різницю кольорів між конденсаторами, правий верхній і нижній середини мають більш темний колір. Але, як бачите, не в тому самому положенні.

У мене не вистачає представника, щоб додати всі зображення. Я прокоментую посилання на всі зображення. Буду вдячний, якби хтось міг редагувати та додавати зображення до публікації.

Темніші кольори (зверху праворуч, нижня середина) виглядають так близько.

Майже те, на що я очікував виглядати керамічний конденсатор. Принаймні, ви можете побачити якесь відшарування. Але шари не тверді, як я очікував. Чи може це бути пошкодженням, спричиненим шліфуванням та поліруванням?

Відстань між шарами - 2 мкм.

Більш світлі кольори виглядають так:

Що це?! Чи можуть, наприклад, великі струми змусити пласти плавитись так, як це? Або це також може бути викликано моїм шліфуванням та поліруванням?

Тут ми можемо побачити бульбашку повітря в припої. Але зазор, близький до дна, може бути пошкодженням, спричиненим механічним навантаженням?

Пізніше я спробував шліфувати і шліфувати трохи далі в конденсатори. Це виглядає точно так само. Якби дивна хвилястість та / або розірвані шари були спричинені шліфуванням та поліруванням, я очікую, що характеристики змінилися б. Наприклад, хвилястий тепер замінив шари, а навпаки.

Точні використовувані конденсатори - Taiyo Yuden JMK325ABJ227MM-T

Мені здається, що шліфування / шліфування виконано досить добре (при більшій обережності ви могли мати менше подряпин), і ви дивитесь на точне і непошкоджене зображення перерізу конденсатора.

"Темні" зображення - це більш-менш те, що я б очікував побачити від конденсатора, розрізаного по площинах електродів. Металеві електроди в більш темній керамічній матриці. Для конденсаторів меншої величини я б очікував, що вони побачать товсті паралельні лінії, але для ліній трохи хвилясті та розбиті - це не надзвичайний сюрприз. Я очікую, що це є результатом спеціальних кроків, які вони зробили для отримання дуже високої ємності в крихітному пакеті. Можливо, комбінація сітчастих електродів, а не площин, і розчавлення / формування кераміки після побудови шарів, але перед остаточним випалом, щоб шари стали тоншими.

"Бліді" зображення - це більш-менш те, що я очікую для конденсатора, розділеного паралельно площинам електрода. Якщо припустити, що ви використовували металографічну шліфувальну машину (схоже на неї), то площина секції плоска, але електроди - ні. Таким чином, ви отримуєте контурні функції, коли електрод перетинає площину перерізу.

Сумніваюсь, ви знайдете свій витік на цих зображеннях. Інші місця, які слід подивитися:

• Перевірте дані на очікуваний опір. Це так високо, як ви думали? Перевірте умови, за яких він вказаний у таблиці, і перевірте, чи може навколишнє середовище погіршити його.
• Перевірте партію нових конденсаторів, щоб побачити, які опори
• Перевірте купу конденсаторів із гарантійних повернень, щоб побачити, чи змінилася ємність чи опір.
• Виміряйте опір на друкованій платі перед монтажем (має бути приємним і високим)
• Виміряйте опір на завершеній друкованій платі (можливо, без MCU). Шукайте доказів флюсу, який недостатньо добре очищений і міг би знизити опір.

Я припускаю, що мета цієї вправи - джерело конденсаторів, які добре.

Якщо ви не купуєте газильйони речей, і так ви не зможете придбати виробника для прослуховування, фізичний аналіз конденсаторів не збирається просувати вас по дорозі, щоб отримати хороші деталі, навіть якщо ви зможете зрозуміти з'ясувати, що не так, і як змінити процес виробника.

Спочатку визначте всіх різних виробників конденсаторів. Потім придбайте кілька зразків відповідного конденсатора від кожного. Виміряйте їх протікання перед пайкою. Припаяйте до дощок і відміряйте їх протікання. Визначте конкретний номер деталі, який у порядку придбання або не слід купувати в результаті цих тестів. Потім дотримуйтесь хороших цифр деталей.

Попередження, вимірювання витоку складно виконати добре, чекати досить довго, перевірити паразитичні струми, такі як DMM та вхідні струми підсилювача, переконайтесь, що поверхневі забруднення не роблять плаву.

220uF - це багато для конденсатора SMD. Ви можете отримати кращі результати, використовуючи менш екстремальне співвідношення ємності / об'єму, навіть якщо це означає використання більшої кількості деталей. Виробники використовують різну кераміку для різного співвідношення C / V, і ви можете виявити, що витоку було принесено внаслідок пропускної здатності в конкретному співвідношенні розмірів, яке ви купили. Зауважте, що такі позначення, як X7R, Y5U тощо, не ідентифікують кераміку, а лише специфікації tempco та допуску. Вони не ідентифікують voltco (дуже погана особливість кераміки з високим співвідношенням C / V), а також не визначають жодних специфікацій витоку.