Saya mencoba membuat analisis kesalahan dari sekelompok kapasitor keramik.
Deskripsi singkat aplikasi:
10 220 μF keramik kapasitor paket 1210 ditempatkan secara paralel dengan baterai 3,6 V. MCU bangun secara berkala (maksimum sekali per menit) dan menarik arus (puncak maksimum 10-15 mA selama beberapa milidetik). Total waktu sebelum kembali ke daya tidur sangat rendah adalah 130 ms. Kapasitor seharusnya memiliki energi yang cukup untuk menutupnya tanpa jatuh di bawah 1,6 V (tegangan suplai minimum untuk MCU).
Ini diperlukan karena suhu pengoperasian rendah, dan baterai tidak dapat menghasilkan. Baterai memiliki cukup waktu untuk mengisi ulang kapasitor saat MCU tidur.
Saya mencurigai celana pendek di kapasitor. Karena:
- Baterai telah terkuras sangat cepat pada beberapa PCB saya
- Dari apa yang saya baca kapasitor keramik, terutama dalam paket besar, sensitif terhadap tekanan mekanik dan dapat retak, menyebabkan celana pendek
Untuk melihat ini untuk diri saya sendiri, saya telah berusaha membuat penampang, tetapi saya kesulitan memahami apa yang saya lihat.
Bagaimana saya membuat penampang:
- Menggunakan dremel untuk memotong sudut PCB di mana kapasitor ditempatkan
- Membentuk PCB yang terpotong dalam lem epoksi untuk memudahkan penanganan
- Menggunakan mata gergaji berlian bundar untuk membuat penampang kira-kira di tengah kapasitor (memanjang)
- Gerinda basah dan poles hingga 1 mikron dan kemudian 1 μ film lapping
Saya mengulangi ini pada dua PCB.
Ada 3 kapasitor yang bersebelahan:
Di sini Anda dapat melihat perbedaan warna antara kapasitor, kanan atas dan tengah bawah berwarna lebih gelap. Tapi seperti yang Anda lihat, tidak dalam posisi yang sama.
Saya tidak punya cukup tenaga untuk menambahkan semua gambar. Saya akan berkomentar tautan ke semua gambar. Sangat menghargai jika seseorang dapat mengedit dan menambahkan gambar ke pos.
Yang berwarna lebih gelap (kanan atas, bawah tengah) terlihat seperti ini dari dekat.
Hampir seperti apa yang saya harapkan dari kapasitor keramik. Setidaknya Anda bisa melihat semacam pelapisan. Tetapi lapisan-lapisan itu tidak solid seperti yang saya harapkan. Apakah ini kerusakan yang disebabkan oleh penggilingan dan pemolesan?
Jarak antar lapisan adalah 2 μm.
Yang berwarna cerah terlihat seperti ini:
Apa ini?! Bisakah misalnya arus tinggi menyebabkan lapisan mencair bersama seperti ini? Atau dapatkah ini juga disebabkan oleh penggilingan dan pemolesan saya?
Di sini kita bisa melihat gelembung udara di solder. Tapi jaraknya dekat ke dasar, apakah itu kerusakan yang disebabkan oleh tekanan mekanis?
Saya kemudian mencoba menggiling dan memoles sedikit lebih jauh ke dalam kapasitor. Itu terlihat persis sama. Jika keanehan yang aneh dan / atau lapisan yang pecah disebabkan oleh penggilingan dan pemolesan saya berharap bahwa karakteristiknya akan berubah. Misalnya, yang bergelombang sekarang telah memecah lapisan, dan sebaliknya.
Kapasitor yang tepat digunakan adalah Taiyo Yuden JMK325ABJ227MM-T
Jawaban:
Bagi saya sepertinya penggilingan / pemolesan telah dilakukan dengan cukup baik (dengan lebih hati-hati Anda dapat memiliki lebih sedikit goresan), dan Anda sedang melihat gambar yang akurat dan tidak rusak dari penampang kapasitor.
Gambar "gelap" kurang lebih seperti yang saya harapkan untuk melihat dari kapasitor memotong bidang elektroda. Elektroda logam dalam matriks keramik yang lebih gelap. Untuk kapasitor bernilai lebih rendah, saya berharap untuk melihat garis paralel yang lebih tebal, tetapi untuk garis menjadi sedikit bergelombang dan rusak bukan kejutan besar. Saya berharap ini hasil dari langkah-langkah khusus yang telah mereka ambil untuk mendapatkan kapasitansi yang sangat tinggi dalam sebuah paket kecil. Mungkin kombinasi elektroda kotak daripada pesawat, dan meremas / membentuk keramik setelah membangun lapisan tetapi sebelum penembakan akhir untuk mendapatkan lapisan lebih tipis.
Gambar "pucat" kurang lebih seperti yang saya harapkan untuk kapasitor yang dibelah sejajar dengan bidang elektroda. Dengan asumsi Anda telah menggunakan penggiling metalografi (terlihat seperti itu) maka bidang bagian Anda datar, tetapi elektroda tidak. Jadi Anda mendapatkan fitur seperti kontur di mana elektroda melintasi bidang bagian.
Saya ragu Anda akan menemukan kebocoran pada gambar-gambar ini. Tempat lain untuk dilihat:
sumber
Saya menganggap tujuan dari latihan ini adalah untuk sumber kapasitor yang OK.
Kecuali jika Anda membeli gazillions hal-hal, dan akan memiliki pengaruh pembelian untuk membuat produsen mendengarkan, melakukan analisis fisik kapasitor tidak akan memajukan Anda di sepanjang jalan untuk bisa mendapatkan bagian yang baik, bahkan jika Anda dapat menemukan apa yang salah dan bagaimana mengubah proses pabrikan.
Pertama, identifikasi semua produsen kapasitor yang berbeda. Kemudian beli beberapa sampel kapasitor yang cocok dari masing-masing. Ukur kebocoran mereka sebelum menyolder. Solder ke papan dan ukur kebocorannya. Identifikasi nomor bagian tertentu yang boleh dibeli, atau tidak boleh dibeli, sebagai hasil dari pengujian ini. Kemudian pertahankan nomor bagian yang baik.
Peringatan, pengukuran kebocoran sulit dilakukan dengan baik, tunggu cukup lama, periksa arus parasit seperti DMM dan arus input penguat, pastikan kontaminan permukaan tidak membuat papan bocor.
220uF banyak untuk kapasitor SMD. Anda mungkin mendapatkan hasil yang lebih baik dengan menggunakan rasio kapasitansi / volume yang kurang ekstrim, bahkan jika itu berarti menggunakan lebih banyak bagian. Produsen menggunakan keramik yang berbeda untuk rasio C / V yang berbeda, dan Anda mungkin menemukan bahwa kebocoran telah dikorbankan untuk kapasitas dalam rasio ukuran tertentu yang Anda beli. Perhatikan bahwa sebutan seperti X7R, Y5U dll tidak mengidentifikasi keramik, hanya spesifikasi tempco dan toleransi. Mereka tidak mengidentifikasi voltco (fitur yang sangat buruk dari keramik rasio C / V tinggi) dan juga tidak akan mengidentifikasi spesifikasi kebocoran.
sumber