Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки

Что такое тестер конденсаторов

Конденсатор представляет собой радиодеталь, состоящую из двух обкладок, сделанных из проводников и диэлектрического слоя между ними. Электрическая емкость элемента измеряется в фарадах. Эта величина очень большая, поэтому на практике используются микрофарады или пикофарады.

Выполнение измерения емкости

Конденсаторы обычно бывают электролитическими или пленочными. В последних параметры мало меняются с течением времени. У электролитических ситуация другая. Жидкий состав, находящийся внутри, постепенно высыхает, и деталь теряет свои полезные свойства. Часто по внешнему виду нельзя судить по его исправности. Для проверки его нужно выпаивать.

Другая ситуация, когда важно проверить емкость, — это нарушение его работы от различных причин случайного характера — скачков напряжения или работы в условиях повышенной температуры. Неисправный элемент может послужить причиной неисправной работы всего устройства.

Чтобы изучить ситуацию, необходимо определить, соответствует ли емкость конденсатора номинальному значению. Для этой цели применяют тестеры конденсаторов.

Они могут быть цифровыми или аналоговыми. Во время проверки может определяться емкость или ESR, параметр, который представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление.

Высокоточное измерение

В некоторых мультиметрах имеется возможность непосредственной проверки емкости.

ESR-измерители производят определение эквивалентного последовательного сопротивления. Здесь речь идет о реактивном сопротивлении, которое обусловлено емкостью. Оно может существенно возрастать при увеличении частоты. Этот параметр оценивают с помощью сложных алгоритмов. Если он принимает слишком большую величину, то в некоторых ситуациях может быть нарушен температурный режим работы элемента. Это особенно опасно для электролитических элементов.

Вам это будет интересно Инструменты для разделки кабеля

Существуют специальные измерители емкости.

Аналоговое устройство

ESR-метр

Такой измерительный прибор оснащен жидкокристаллическим дисплеем. У него имеются 2 щупа: красный и черный. Первый считается положительным, второй — отрицательным. Перед тем, как проверять, элемент разряжают, закорачивая выводы друг на друга. Чтобы провести измерение, щупы соединяют с выводами конденсатора. Если используется полярная модель, необходимо при этом учитывать полярность щупов.

Затем прибор включают и через несколько секунд на экране появляются величины емкости и параметра ESR.

Измеритель емкости

Мультиметр

Для определения исправности конденсатора мультиметр можно перевести в режим определения сопротивления. Переключатель нужно установить на 2 МОм или 200 Ком. Нужно подобрать этот параметр таким образом, чтобы зарядка происходила не сразу, а в течение нескольких секунд.

К его выводам элемента, который нужно выпаять из схемы, подключают красный и черный щупы. Теперь необходимо следить за данными на дисплее. Если там 0, то это означает обрыв контактов или другое механическое повреждение. Если tester показывает увеличивающиеся цифры и в конце концов появляется 1, то это говорит о работоспособности детали. Если сразу появляется единица, то это означает, что в конденсаторе произошел пробой.

При использовании аналогового прибора у исправной детали можно будет увидеть постепенное движение стрелки. Мгновенная установка минимального значения говорит об обрыве, а максимального — свидетельствует о пробое.

В мультиметре предусмотрена возможность непосредственного измерения емкости. Для этого нужно установить переключатель аппарата для ее измерения и выбрать наиболее подходящую шкалу. Обычно для контактов конденсатора предусматриваются особые клеммы. Если их нет, надо воспользоваться красным и черными щупами. В последнем случае необходимо воспользоваться такими же клеммами, как при измерении сопротивления.

Если значение емкости равно или близко к номинальному, то элемент исправен и может быть использован. В противном случае он неработоспособен. Считается, что совпадение с разницей не более 20% говорит о радиотехнической пригодности детали.

Протечка электролита

Приборы для измерения

Для измерения параметров конденсаторов используются как специализированные приборы, так и общего применения. Измерители ёмкости по своему типу разделяют на два вида: цифровые и аналоговые. Специализированные устройства могут измерить ёмкость элемента и внутреннее его сопротивление. Простым тестером обычно диагностируется только пробой диэлектрика или большая утечка. Кроме этого, если тестер многофункциональный (мультиметр), то им можно измерить и ёмкость, но обычно предел его измерения невысокий.

Таким образом, в качестве прибора для проверки конденсаторов можно использовать:

• ESR или RLC-метр;
• мультиметр;
• тестер.

При этом диагностику элемента прибором, относящемся к первому типу, можно проводить без выпаивания из схемы. Если же используется второй или третий тип, то элемент или хотя бы один из его выводов необходимо от неё отсоединить.

Использование ESR-метра

Измерение параметра ESR очень важно при исследовании конденсатора на работоспособность. Дело в том, что почти вся современная техника является импульсной, использующей в своей работе высокие частоты. Если эквивалентное сопротивление конденсатора велико, то на нём происходит выделение мощности, а это вызывает нагрев радиоэлемента, приводящий к его деградации.

Конструктивно специализированный измеритель представляет собой корпус с жидкокристаллическим экраном. В качестве его источника питания используется батарейка типа КРОНА. В приборе предусмотрено два разъёма разного цвета, к которым подключаются щупы. Красного цвета щуп считается положительным, а чёрного — отрицательным. Это сделано для того, чтобы можно было правильно проводить измерения полярных конденсаторов.

Перед измерением ESR сопротивления радиодеталь необходимо разрядить, иначе возможен выход прибора из строя. Для этого выводы конденсатора замыкаются сопротивлением порядка одного килоома на короткое время.

Непосредственно измерение происходит путём соединения выводов радиодетали со щупами прибора. В случае электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность, то есть соединять плюс с плюсом, а минус с минусом. После этого прибор включается, и через некоторое время на его экране появляются результаты измерения сопротивления и ёмкость элемента.

Следует отметить, что основная масса таких приборов изготавливается в Китае. В основе их действия лежит использование микроконтроллера, работой которого управляет программа. При измерении контроллер сравнивает сигнал, прошедший через радиоэлемент, с внутренним и на основании различий по сложному алгоритму выдаёт данные. Поэтому точность измерения таких приборов зависит в основном от качества комплектующих, используемых при их изготовлении.

При измерении ёмкости можно также воспользоваться измерителем иммитанса. По своему виду он похож на ESR-метр, но может дополнительно измерять индуктивность. Принцип его действия основан на прохождении тестового сигнала через измеряемый элемент и анализе полученных данных.

Проверка мультиметром

Мультиметром можно измерить почти все основные параметры, но точность этих результатов будет ниже, чем при использовании ESR-прибора. Измерение с помощью мультиметра можно представить следующим образом:

1. Для увеличения точности результата конденсатор выпаивается из схемы.
2. Мультиметр переключается на режим измерения ёмкости. На панели прибора этот режим изображается символом –|(– или Cx.
3. Выбирается наиболее подходящий диапазон значения. Если при этом возникают трудности, устанавливается максимально возможное значение.
4. Штекеры измерительного провода подключаются к разъёмам COM и VΩmA.
5. Щупами дотрагиваются до ножек конденсатора. В случае необходимости соблюдают полярность.
6. Мультиметр выдаст сигнал на элемент, измерит на нём напряжение и автоматически рассчитает ёмкость.

Если тестер выведет на экран значение OL или Overload, то это означает, что ёмкость слишком высока для измерения мультиметром или конденсатор пробит. Когда перед полученным результатом впереди будет стоять несколько нулей, предел измерения необходимо понизить.

Применение тестера

Если под рукой не окажется мультиметра, способного измерить ёмкость, то можно провести измерения подручными средствами. Для этого понадобятся резистор, блок питания с постоянным уровнем выходного сигнала и устройство, измеряющее напряжение. Методику измерения лучше рассмотреть на конкретном примере.

Пусть будет конденсатор, ёмкость которого неизвестна. Чтобы её узнать, понадобится выполнить следующие действия:

1. С помощью тестера измеряется напряжение источника питания. Например, эта величина составила 9 вольт.
2. Резистор 1 кОм последовательно соединяется с измеряемым конденсатором, образуя RC-цепочку.
3. Конденсатор закорачивается, а RC-цепочка подключается к источнику питания.
4. С помощью мультиметра замеряется напряжение цепи. Допустим, оно не изменилось и осталось равным девяти вольтам.
5. Вычисляется значение, составляющее 95% от этого напряжения. Для нашего случая это значение равно 8,55 В.
6. На следующем этапе включается секундомер, и одновременно убирается закоротка с конденсатора.
7. Как только тестер покажет напряжение 8,55 В, секундомер останавливается. Пусть это время составит 60 секунд.
8. Используя формулу 3*t = 3*R*C, нужно вычислить ёмкость. Для рассматриваемого примера она составит: C = (60/3)/1000 = 0,02 Ф или 20 000 мкФ.

Такой алгоритм измерения нельзя назвать точным, но общее представление о ёмкости радиоэлемента он вполне способен дать.

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Перед тем, как производить измерение, нужно выполнить разрядку конденсатора. Для этого его выводы соединяют друг с другом.

Щупы мультиметра обеспечивают разность потенциалов, которая может быть использована для зарядки конденсатора. По времени зарядки можно приблизительно оценить емкость. Измеряя сопротивление, можно определить наличие повреждений или пробой конденсатора.

Вам это будет интересно Правила проверки стабилитрона

При измерении параметра ESR используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.

Виды конденсаторов

Как проверить конденсатор при помощи прибора ESR-METR

Недавно я приобрел ESR-METR и я решил выполнить им ту же самую проверку.

Методика проверки очень проста. Прибор необходимо откалибровать, в моем случае в комплекте идет специальная перемычка, при помощи которой замыкается нужная группа контактов на колодке 1-4. Нажимаем кнопку и прибор автоматический калибруется, сообщив нам об этом на своем экране. После калибровки не забываем разрядить конденсатор и подключаем его к нужным нам разъемам. и производим измерение.

Каждый конденсатор обладает и паразитными свойствами, например сопротивлением. Из фото видно, что емкость конденсатора соответствует заявленным характеристикам, а также присутствует паразитное последовательное сопротивление номиналом 1.2 Ом, из за этого потери на данном конденсаторе составляют 0,5%.

В нашем случает этот показатель великоват, что говорит о высыхании конденсатора, устанавливать его в схему не рекомендуется.

Как сделать прибор для проверки конденсаторов своими руками

Провести измерение емкости можно с помощью несложного прибора. Для него необходимы следующие детали:

• источник постоянного тока;
• резистор;
• конденсатор;
• вольтметр.

Эта схема подойдет для проверки электролитических конденсаторов. Нужно выбрать входное напряжение таким, чтобы оно было немного меньше по сравнению с номинальным напряжением конденсатора. Один из выводов конденсатора к источнику питания подсоединяют через резистор. Вольтметр присоединяют к выводам конденсатора.

Схема проверки

После подключения измерителя начинается процесс зарядки конденсатора. Нужно засечь время, в течение которого он будет длиться. Величину сопротивления можно подобрать в значительной степени произвольно. При этом нужно ориентироваться на скорость зарядки. Нужно, чтобы она была такой, которую удобно измерять.

При проведении зарядки на вольтметре можно будет увидеть возрастание напряжения. В какой-то момент оно достигнет предельной величины и перестанет расти. Это будет конечный момент отсчета времени. Для вычисления емкости достаточно воспользоваться формулой: t=RC. В ней известно время и величина сопротивления резистора. Емкость можно определить из соотношения C=t/R.

Использование мультиметра

Проверяют конденсатор на наличие пробоя с помощью схемы самоделки — последовательно соединенной с ним лампочки 40 Вт, включенных в обычную сеть переменного тока. Если лампочка светит в половину накала, то деталь исправна. При ярком свете имеется пробой, при отсутствии — повреждены контакты.

Как правильно использовать прибор

Если номинальное напряжение неизвестно, то можно действовать исходя из того, что оно составляет 10-12 В. Обычно используют резисторы, имеющие сопротивление 5-10 КОм.

Чтобы проверить деталь, не выпаивая ее из схемы, параллельно с ней можно подсоединить конденсатор с такими же параметрами в рабочем состоянии. Если схема восстановит свою работу, то это означает, что деталь была неисправна и ее следует заменить.

Вам это будет интересно Особенности инструментов для зачистки кабеля

Мостовая схема

Измерение емкости без выпаивания с платы сложно и доступно только профессиональному специалисту. Прибор для проверки электролитических конденсаторов без выпайки может быть использован только с учетом схемы подключения конденсатора. Дело в том, что полученный результат будет существенно зависеть от способа подключения детали и в различных ситуациях может показать труднообъяснимые результаты. Например, если параллельно с ним включена катушка, то при измерении емкости без выпайки будет показано нулевое сопротивление.

Если неисправен конденсатор, надо его проверить, применив один из имеющихся методов. В случае неисправности потребуется его заменить, чтобы плата восстановила свою работоспособность.

Градуировка прибора

Градуируют прибор с помощью нескольких постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом. Замкнув щупы, отмечают, где будет нулевая отметка шкалы. Из-за наличия сопротивления в соединительных проводах, она может не совпадать с положением стрелки при выключенном питании.

Поэтому провода, идущие к щупам, должны быть по возможности короткими, сечением 0,75…1 мм2. Далее подключают два параллельно соединенных резистора на 1 Ом и отмечают положение стрелки, соответствующее измеряемому сопротивлению 0,5 Ом.

Затем подключают резисторы но 1, 2, 3, 5 и 10 Ом и отмечают положения стрелки при измерении этих сопротивлений. На этом можно остановиться, так как электролитические конденсаторы емкостью более 4,7 мкФ с ESR больше 10 Ом хотя и могут работать, например, в качестве разделительных в УНЧ, но, скорее, не очень долго.

Как мультиметром проверить конденсатор: инструкция

#1

Умение контролировать работоспособность устройств такого плана — поистине бесценно, ведь полученные знания помогают принимать единственно верные решения без никому ненужных и напрасных экспериментов. Самый простой и доступный абсолютно для всех мастеров и просто народных умельцев метод проверки конденсаторов осуществляется посредством применения такого многофункционального измерительного прибора, как мультимер. Примечательно, что способ того, как мультимером проверить конденсатор, не представляет собой абсолютно ничего сложного и при желании с поставленной задачей сможет справиться каждый (естественно, при условии наличия практических знаний о конструкции данного устройства). И первое, что следует учесть, — это типы конденсаторов, которые, как известно, делятся на полярные (электролитические) и неполярные устройства.

#2

Особенность первого типа конденсатора заключается в способе его пайки к радиоприбору («плюс» к «плюсу» и, наоборот, «минус» к «минусу»), причем нарушение полярности может привести к полной неисправности устройства, а возможно даже и его взрыву. Причем конденсаторы отечественного производства в этом плане являются гораздо более опасными, нежели их импортные аналоги, ведь при взрыве электролит может серьезно повредить всех окружающих, в то время, как зарубежные приборы имеют специальное крестообразное устройство в верхней своей части для более безопасного его выхода. Что касается проверки работоспособности конденсатора, то вне зависимости от его типа, следует помнить, что он способен пропускать через себя исключительно переменный ток, в то время как постоянный ток имеет свойство проходить сквозь него только в течение нескольких долей секунд, да и то, исключительно в начале рабочего процесса.

#3

Кроме того, следует учитывать еще и тот нюанс, что посредством применения такого измерительного прибора как мультимер, возможно проверить только тот конденсатор, емкость которого составляет не менее 0,25 микрофарад. То есть исправность более мелких устройств таким образом контролировать невозможно и придется воспользоваться более чувствительными электронными датчиками. Если же объем конденсатора соответствует указанной выше величине или даже превышает ее, то можно приступать к его проверке, предварительно определившись с вопросами полярности прибора. Так, импортные производители маркируют выпускаемые конденсаторы соответствующим образом, нанося на область «минуса» характерную галочку. После этого необходимо полностью разрядить устройство, используя в этих целях любой металлический предмет (пинцет, ножницы, тиски), с помощью которых зажимают оба его вывода.

#4

На этом этапе в ход идет мультимер, который необходимо установить на «прозвонку» или же на режим измерения сопротивления. После этого производят подводку щупа к выводам конденсатора, параллельно следя за мультимером, ведь при постановке на обозначенный выше режим, на нем непременно начнет преобразовываться ток, в то время как на самом приборе сопротивление будет падать до минимально возможного значения. В это же время с помощью щупа следует продолжать удерживать выводящие контакты конденсатора, благодаря чему он начнет вновь заряжаться. Естественно, параллельно с зарядкой начнет расти и сопротивление, пока в итоге оно не достигнет максимальной своей отметки. Из всего вышеописанного можно сделать смелый вывод о том, что в поставленной задаче нет ничего сложного и единственный нюанс, который может влиять на процесс идентификации прибора может заключаться в типе мультимера.

#5

Так, помимо электронного измерительного прибора, оборудованного табло с цифрами, определяющими уровень показателей тока, можно использовать аналоговый мультимер со специальной шкалой и стрелкой. Такой прибор хорош тем, что помимо плавного перемещения стрелки по шкале, он может подавать еще и звуковые сигналы, указывающие на определенные процессы, происходящие в конденсаторе. В случае, если в приборе произойдет короткое замыкание, мультимер непременно начнет пищать, параллельно указывая на сопротивление, равное или стремящееся к нулевой отметке. Единица на шкале измерителя, напротив, свидетельствует о произошедшем обрыве внутри конденсатора. В обоих случаях, речь идет о неисправностях, не поддающихся ремонту, поэтому от таких приборов можно смело избавляться, даже не раздумывая.

#6

Что касается неполярных конденсатиоров, то проверить их гораздо проще, чем устройства, описанные выше. Для этого просто достаточно выставить на мультимере предел измерения по сопротивлению, после чего подвести металлический щуп к выводящим контактам конденсатора. Прибор можно считать неисправным в том случае, если сопротивление по шкале так и не достигнет отметки в 2 мега-Ома. Что касается конденсаторов малого мощностного объема, то их рекомендуют проверять либо посредством провоцирования короткого замыкания в цепи, либо с помощью специальных измерительных приборов, типа LC-метра. При этом, не стоит забывать, что конструкция любого мультимера включает предохранитель, который может расплавиться при определенных манипуляциях, в результате чего могут быть нарушены отдельные функции измерительного прибора.

Проверка работоспособности фильтров электромагнитных и радиопомех и конденсаторов

Герметичные и герметичные фильтры с полимерным покрытием, показанные в этой таблице, были разработаны в соответствии с применимыми требованиями данного плана испытаний. Испытания группы I обычно проводятся для большинства продуктов. Испытания групп II, III и IV выполняются в соответствии с требованиями спецификации. Показанная информация может быть использована в качестве основы для спецификаций фильтра. При необходимости свяжитесь с нами напрямую для получения дополнительной информации.
Тестовая группа	Заказ на испытания	Осмотр или испытание	Метод испытаний	Требование после тестирования
я	*1	Визуальный и механический осмотр		В соответствии с применимыми требованиями
	*2	Материалы, конструкции, конструкция и качество изготовления
	*3	Физические размеры и маркировка
	*4	Уплотнение	Метод 112⁺, условие А	Отсутствие утечек, не применимо к изделиям с полимерным уплотнением или впаиваемым изделиям
	*5	Емкость	Метод 305⁺, 1 кГц, 2,5 ВСКЗ, макс. 25°C	В пределах указанного допуска
	*6	Выдерживаемое напряжение диэлектрика	Метод 301⁺, 2,5 раза, DCWV, 5 секунд, зарядный ток 50 мА	Нет признаков повреждения или поломки
	*7	Сопротивление изоляции	Метод 302⁺ при DCWV, через 2 минуты зарядный ток 50 мА	Больше 1000 МОм или 100 Ом фарад, в зависимости от того, что меньше
	*8	Падение напряжения	MIL-PRF-15733, параграф 4.6.8	В соответствии с применимыми требованиями
	*9	Вносимые потери	MIL-STD-220, 3 шт., только образец	В соответствии с применимыми требованиями
II	1	Повышение температуры	MIL-PRF-15733, параграф 4.6.4	В соответствии с применимыми требованиями
	2	Перегрузка	MIL-PRF-15733, параграф 4. 6.10	В соответствии с применимыми требованиями
	3	Барометрическое давление	, метод 105⁺, условия испытаний B, hi-pot (по методу 301⁺) при 1,25-кратной DCWV	Нет признаков повреждения или поломки
	4	Шок	Метод 213⁺, Условия испытаний I	Отсутствие механических повреждений, сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 Ом фарад, в зависимости от того, что меньше
	5	Вибрация	Метод 204⁺, Условия испытаний B для стеклянного уплотнения, Условия D для полимерного уплотнения	Отсутствие механических повреждений, сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 Ом фарад, в зависимости от того, что меньше
	6	Влагостойкость	Метод 106⁺	Сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 ом фарад, в зависимости от того, что меньше
III	1	Терминальная прочность	, метод 211⁺, условия испытаний A, 5 фунтов.	Нет признаков ослабления или разрыва стержня
	2	Стойкость к нагреву при пайке	Метод 210⁺, условия испытаний B, глубина погружения 1/16, ±1/32	Сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 ом фарад, в зависимости от того, что меньше
	3	Тепловой удар	Метод 107⁺, условия испытаний A, от -55 до +125°C	Сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 ом фарад, в зависимости от того, что меньше
	4	Велоспорт с погружением	Метод 104⁺, Условия испытаний A	Сопротивление изоляции более 500 МОм или 50 ом фарад, в зависимости от того, что меньше
IV	1	Возможность пайки (только 5 шт.)	Метод 208⁺	В соответствии с применимыми требованиями
	2	Жизнь	Метод 108⁺, условия испытаний D при 125% номинального напряжения при максимальной рабочей температуре	Фильтры должны соответствовать всем начальным требованиям, за исключением того, что сопротивление изоляции должно быть не менее 50% от начального гарантированного значения
*Приемочные испытания обычно проводятся для большинства продуктов. ⁺ Методы MIL-STD-202 Таблицы преобразования стандартных метрических единиц Чтобы преобразовать дюймы в миллиметры, умножьте дюймы на 25,4 Чтобы преобразовать мм в дюймы, умножьте мм на 0,039370

Основы конденсаторов. Часть 11. Тестирование высокой надежности

Добро пожаловать в серию «Основы конденсаторов», где мы расскажем вам о плюсах и минусах конденсаторов для чипов — их свойствах, классификации продуктов, стандартах испытаний и вариантах использования — по порядку. чтобы помочь вам принять обоснованное решение о правильных конденсаторах для ваших конкретных приложений. После описания стандартных отраслевых тестовых испытаний в нашей предыдущей статье давайте обсудим высоконадежные испытания конденсаторов.

Долговечность продукта и ускоренные испытания жизненного цикла — все это методы определения надежности продукта перед его выпуском. Подвергая конденсатор воздействию повышенных температур, выходящих далеко за пределы его нормального рабочего диапазона, мы стремимся обнаружить любые дефекты или точки отказа, чтобы лучше информировать клиентов об ограничениях устройства.

Испытание на выгорание

Диэлектрические составы и микросхемы конденсаторов часто испытывают на надежность под напряжением и температурой в течение заданных периодов времени. Этот процесс упоминается как 9.0007 прожиг или стабилизация напряжения . Для приработки многослойных керамических конденсаторов (MLCC) применимы следующие спецификации: MIL-C-55681, MIL-C-123 и MIL-C-49467. Прижигание также может выполняться по конкретным спецификациям заказчика. Обычно мы используем испытательное напряжение, вдвое превышающее номинальное рабочее напряжение устройства, при 85°C или 125°C в течение 96, 100 или 168 часов тестирования.

Прижигание осуществляется путем загрузки блоков в приспособление, обычно печатную плату (PCB), которая подключается к источнику питания с доступом к задней стенке стандартной печи. Устройства контролируются на утечку тока при напряжении и температурном воздействии либо по отдельности, либо в тандеме, обычно с измерением утечки в группе из сотни устройств. Тандемное тестирование является более быстрым и используется для массового производства обожженного продукта. Используется сложное испытательное оборудование с автоматическим мониторингом данных для регистрации местоположения и времени сбоев в цикле испытаний.

Микросхемные конденсаторы, предназначенные для высоконадежных испытаний, часто разрабатываются с дополнительным запасом прочности, а именно с максимальной толщиной диэлектрика, и тщательно проверяются электрические свойства перед приработкой (например, емкость, коэффициент рассеяния и сопротивление изоляции). Эти данные до испытаний сравниваются с данными после приработки для оценки надежности компонентов.

Виды отказов при испытаниях на приработок

Конденсаторы, не прошедшие обжиг, обычно теряют удельное сопротивление при повышенных температуре и напряжении либо катастрофически, либо постепенно с течением времени, что приводит к отклонению сопротивления изоляции (IR). Интенсивность отказов обычно обратно пропорциональна времени, поэтому в начале цикла испытаний наблюдается больше отказов.

Однако отличные электрические свойства при 25°C могут не гарантировать хорошие характеристики во время испытаний жизненного цикла по нескольким причинам:

• Плохие диэлектрические свойства: Керамические диэлектрики с повышенным IR при комнатной температуре могут, тем не менее, испытывать чрезмерную потерю удельного сопротивления при 125 °C из-за неправильной рецептуры. Это приводит к тому, что носители заряда становятся подвижными и вызывают ток утечки, снижая IR ниже спецификации.
• Плохая микроструктура: Пустоты, трещины или расслоения в структуре стружки подрывают собственное удельное сопротивление материала, создавая пути утечки, ведущие к отказу. Опыт показал, что, несмотря на тщательное тестирование, устройства с расслоением могут по-прежнему работать адекватно, в то время как сбои могут наблюдаться в устройствах с очевидным «отличным».

Вторым видом отказа, не зависящим от вышеуказанных причин, является ухудшение значения емкости и/или коэффициента диэлектрических потерь (DF) конденсатора микросхемы, когда данные после приработки плохо коррелируют с исходными данными испытаний.

Несегнетоэлектрические диэлектрики класса I не проявляют старения емкости со временем, температурой или напряжением. Следовательно, любое изменение емкости микросхем класса I, вызванное выгоранием, связано с механическим отказом, таким как растрескивание, которое изолирует электродные слои. С другой стороны, ферроэлектрические диэлектрики класса II могут демонстрировать изменения емкости и DF после прожига без механического разрушения, поскольку эти диэлектрики зависят от времени, температуры и напряжения. В частности, для правильной интерпретации результатов необходимо учитывать ускоренное старение диэлектрической проницаемости в условиях приработки (например, по сравнению с данными до приработки, полученными на устаревших устройствах). Тестируемые устройства могут подвергаться трем очень разным сценариям старения, в зависимости от метода, используемого для прекращения испытания на срок службы:

• Процедура 1: Напряжение снимается, пока блоки находятся в температуре, и температура поддерживается без смещения в течение как минимум одного часа. В этом случае происходит полное замедление старения конденсаторов, и устройства будут демонстрировать минимальное (положительное или отрицательное) изменение емкости по сравнению с исходными значениями до прижигания.
• Процедура 2: Конденсаторы остаются под напряжением постоянного тока, пока печь охлаждается до комнатной температуры. По сути, это процесс формирования напряжения, поэтому устройства будут стареть по сравнению с исходными данными испытаний (например, -7,0% ΔC). 903:00
• Процедура 3: Напряжение снимается при температуре обжига, после чего блоки вынимаются из печи и охлаждаются на воздухе до комнатной температуры. В этом случае блоки не полностью стареют во время цикла охлаждения, как в процедуре 2, и не полностью стареют, как в процедуре 1. Таким образом, компоненты подвергаются только частичному старению (например, -3,5% ΔC).

Значения %ΔC, приведенные в качестве примера для данных после прижигания выше, являются типичными для некоторых диэлектриков Mid-K класса II. Менее стабильные диэлектрики с высоким K могут претерпевать более радикальные изменения емкости, поскольку типичная скорость старения этих материалов составляет 5% за десятилетие в час, что в три раза превышает среднюю скорость составов X7R. Эти соображения ясно указывают на то, что для завершения испытания на срок службы для надлежащей оценки характеристик диэлектриков класса II следует следовать только процедуре 1.

Помимо приработки, тестирование высокой надежности часто включает другие тесты производительности в соответствии с MIL-C-55681 или спецификациями заказчика. Наиболее распространенными из этих дополнительных испытаний являются диэлектрическая стойкость к напряжению и ИК при повышенной температуре, предельные значения напряжения и температуры, тепловой удар, способность к пайке и сопротивление выщелачиванию припоем выводов микросхемы конденсатора. Кроме того, может потребоваться строгий визуальный и механический осмотр продукта, включая разрушающий физический анализ (DPA).