鋁電解電容器正極是高純鋁,電介質(zhì)是在金屬表面形成的三氧化二鋁膜,負(fù)極是黏稠狀的電解液,工作時相當(dāng)一個電解槽.鋁電解電容器常見失效模式有:漏液、爆炸、開路、擊穿、電參數(shù)惡化等,有關(guān)失效機(jī)理分析如下. 

    A、漏液 

    鋁電解電容器的工作電解液泄漏是一個嚴(yán)重問題.工作電解液略呈現(xiàn)酸性,漏出的工作電解液嚴(yán)重污染和腐蝕電容器周圍的其他元器件和印刷電路板.同時電解電容器內(nèi)部,由于漏液而使工作電解液逐漸干涸,喪失修補陽極氧化膜介質(zhì)的能力,導(dǎo)致電容器擊穿或電參數(shù)惡化而失效. 

    產(chǎn)生漏液的原因很多,主要是鋁電解電容器密封不佳.采用鋁負(fù)極箔夾在外殼邊與封口板之間的封口結(jié)構(gòu)時很容易在殼邊滲漏電解液.采用橡膠塞密封的電容器,也可能因橡膠老化、龜裂而引起漏液.此外,機(jī)械密封工藝有問題的產(chǎn)品也容易漏液.總之,漏液與密封結(jié)構(gòu)、密封材料與密封工藝有密切的關(guān)系. 

    B、爆炸 

    鋁電解電容器在工作電壓中交流成分過大,或氧化膜介質(zhì)有較多缺陷,或存在氯根、硫酸根之類有害的陰離子,以致漏電流較大時電解作用產(chǎn)生氣體的速率較快,大部分氣體用于修補陽極氧化膜,少部分氧氣儲存在電容器殼內(nèi).工作時間愈長,漏電流愈大,殼內(nèi)氣體愈多,溫度愈高.電容器金屬殼內(nèi)外的氣壓差值將隨工作電壓和工作時間的增加而增大.如果產(chǎn)品密封不佳,則將造成漏液;如果密封良好,又沒有任何防爆措施,則氣壓增大到一定程度就會引起電容器爆炸.高壓大容量電容器的漏電流較大,爆炸可能性更大.目前,已普遍采用防爆外殼結(jié)構(gòu),在金屬外殼上部增加一道褶縫,氣壓高時將褶縫頂開,增大殼內(nèi)容積,從而降低氣壓,減少爆炸危險. 

    C、開路 

    鋁電解電容器在高溫或潮熱環(huán)境中長期工作時可能出現(xiàn)開路失效,其原因在于陽極引出箔片遭受電化學(xué)腐蝕而斷裂.對于高壓大容量電容器,這種失效模式較多.此外,陽極引出箔片和陽極箔鉚接后,未經(jīng)充分平,則接觸不良會使電容器出現(xiàn)間歇開路. 

    鋁電解電容器內(nèi)采用以DMF(二甲基酰胺)為溶劑的工作電解液時,DMF溶液是氧化劑,在高溫下氧化能力更強.工作一段時間后可能因陽極引出箔片與焊片的鉚接部位生成氧化膜而引起電容器開路.如果采用超聲波焊接機(jī)把引出箔片與焊點在一起,可則減少這類失效現(xiàn)象. 

    D、擊穿 

    鋁電解電容器擊穿是由于陽極氧化鋁介質(zhì)膜破裂,導(dǎo)致電解液直接與陽極接觸而造成的.氧化鋁膜可能因各種材料,工藝或環(huán)境條件方面的原因而受到局部損傷.在外加電場的作用下工作電解液提供的氧離子可在損傷部位重新形成氧化膜,使陽極氧化膜得以填平修復(fù).但是如果在損傷部位存在雜質(zhì)離子或其他缺陷,使填平修復(fù)工作無法完善,則在陽極氧化膜上會留下微孔,甚至可能成為穿透孔,使鋁電解電容器擊穿. 

    此外,隨著使用和儲存時間的增長,電解液中溶劑逐漸消耗和揮發(fā),使溶液酸值上升,在儲存過程中對氧化膜層發(fā)生腐蝕作用.同時,由于電解液老化與干涸,在電場作用下已無法提供氧離子修補氧化膜,從而喪失了自愈作用,氧化膜一經(jīng)損壞就會導(dǎo)致電容器擊穿.工藝缺陷也是鋁電解電容器擊穿的一個主要原因.如果賦能過程中形成的陽極氧化膜不夠致密與牢固,在后續(xù)的裁片、鉚接工藝中又使氧化膜受到嚴(yán)重?fù)p傷.這種陽極氧化膜難以在最后的老煉工序中修補完善,以致電容器使用過程中,漏電流很大,局部自愈已挽救不了最終擊穿的命運.又如鉚接工藝不佳時,引出箔條上的毛剌嚴(yán)重剌傷氧化膜,刺傷部位漏電流很大,局部過熱使電容器產(chǎn)生熱擊穿. 

    E、電參數(shù)惡化