深度剖析關鍵電子元器件電解電容內部故障隱患

電解電容在電子設備中起著至關重要的作用，它們主要用于直流電源電路，提供大容量、高耐壓的電容器，以滿足各種應用場景的需求，電解電容失效可能造成極大危害。

1、電路失效

我們收到從市場退回的PCB板，在波峰焊接后，個別PTH孔出現上錫不良現象，PCB表面處理方式為OSP。為了精準判定失效原因，我們將采用專業且詳盡的檢測分析方法，查找其失效原因。

2、安全隱患

電容電解失效可能引發高電壓、高電流，威脅設備安全甚至導致火，甚至可能導致漏電流增加，觸電風險上升。

3、性能下降與能耗增加

電氣參數惡化致性能下降，同時增加額外功耗，導致能耗上升，影響設備效率與壽命。

4、維修成本增加

電解電容失效后，需要對設備進行維修或更換電容，這將增加維修成本和時間。特別是在一些關鍵設備中，電解電容的失效可能導致整個設備無法工作，對生產或運營造成重大影響。

近期我們發現 4pcs NG 電解電容底部都有鼓包的現象，然而電容鼓包位置未發現明顯的電解液殘留的痕跡，橡膠塞部位正常未發現有明顯的抬起等異常現象。為了精準判定失效原因，我們將采用專業且詳盡的檢測分析方法，綜合評估失效的條件、機制及影響因素。

測試分析

1 失效現象復現

對NG電解電容4ps進行容值，損耗測試。測試結果顯示：NG1的容值明顯低于功能OK1電容，損耗值也明顯偏高，電容容值表現為大幅降低。

2 無損透視檢查

利用無損透視檢查，確認NG1內部結構是否存在異常。檢查結果顯示：內部結構完整，卷繞良好，內部未發現明顯燒毀等異常現象。

3 解剖分析

解剖分析發現NG1電容電解內部電解液干枯，這是導致電容參數漂移的直接原因；芯子呈現焦黃色且發現多處黑點，電解紙與陰陽極箔粘結一起，無法分離，說明電容內部溫度較高；芯子內部未發現明顯的熔融燒現象，說明電容失效與電應力燒毀無直接相關性。

4 陰陽離子分析

對NG1、OK1進行陰陽離子分析，發現：NG1和OK1都發現有Cl-離子，Cl-離子為腐蝕性陰離子，電容內部會發生以下化學反應。在長時間通電使用后，電容內部發生化學反應，導致電容內部溫度升高，內部壓力過大，最終導致電容發生鼓包及參數漂移。NG1內部未檢測到PO43-，進一步說明內部可能發生了相關的化學反應。

5 切片分析

對NG1的陽極箔、OK1的陽極箔進行切片分析，確認失效樣品內部是否發生反應。

結果說明：電容失效與電應力無直接相關性。陽極箔表面發現裂紋，裂紋位置及陽極箔表面都發現金屬氧化物，說明內部發生了化學反應。金屬化合物及裂紋延伸到Al層表面，這會導致電容內部漏電流增大及電容內部溫度身高，這與電容失效現象相吻合。

6 老化試驗

由于電容是在產品中使用一年左右失效，為確認電容在使用一段時間后，是否會出現容值減少的現象。參考GB/T 5993-2003 ，GB/T 2693-2001，取3pcs同批次（OK1~OK3）進行加速老化試驗后測量電容容值的變化情況。

在老化試驗后，取OK1~OK2進行開封觀察。

觀察結果顯示：老化試驗后電容芯子都呈焦黃色，與NG1芯子顏色接近，且OK1也發現有與NG1接近的黑點，只是存在程度上的差異。

老化試驗顯示：電容在使用一段時間后會出現容值衰減及芯子變黑的現象。

結論

電容失效的直接原因為電容內部發生了腐蝕反應，導致電容內部發熱，內部壓力增大及電解液干枯。根本原因為電容內部存在腐蝕性元素。

建議：

1、DPA（破壞性物理分析）

通過X射線、SEM等非破壞性檢測初步檢查外觀與結構，隨后進行機械開帽與解剖，深入檢查電解液、電解紙/膜及引腳焊接，精準定位失效源頭如干涸、短路或斷路有助于提升產品的可靠性和質量。

2、電路設計排查

需確認電容選型符合設計要求，包括容量、耐壓及ESR等，并優化布局與連接，確保信號與電源穩定，同時關注熱環境，防止過熱影響性能。

3、失效分析和可靠性評價

通過系統檢測、分析和測試，確定其失效原因、模式和機理，從而提出改進措施，改善產品質量。

4、環境控制

控制存儲和使用電容器的環境條件，如溫度、濕度等，以延長電容器的壽命。

總之，電解電容失效的危害是多方面的，需要引起足夠的重視。失效分析在提高電路穩定性和可靠性、為產品改進提供依據、提高產品信譽和市場競爭力以及技術反饋和進步等方面都發揮著重要作用。

*** 以上內容均為原創，如需轉載，請注明出處 ***