Способ отбраковки конденсаторов с оксидным диэлектриком Советский патент 1982 года по МПК H01G9/04 

(54) СПОСОБ ОТБРАКОВКИ КОНДЕНСАТОРОВ С ОКСИДНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ

1

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве конденсаторов с оксидным диэлектриком.

Известен способ отбраковки конденсаторов с оксидным диэлектриком. Конденсаторы разбраковывают по величине отклонения от среднего значения измеряемого тока при подаче на конденсатор синусоидального напряжения инфразвуковых частот 1.

Недостатком известного способа является низкая достоверность.

Наиболее близким по технической сущности является способ отбраковки конденсаторов с оксидным диэлектриком, включающий воздействие на исследуемый конденсатор переменного напряжения инфразвуковой частоты, измерение тангенса угла (1 6) диэлектрических потерь и отбраковки исследуемых конденсаторов по значению тангенса угла (tg 6 ) диэлектрических потерь 2.

Недостатком известного способа отбраковки является большая продолжительность испытаний и недостаточная достоверность результатов.

Цель изобретения - уменьшение времени и повышение достоверности отбраковки.

Цель достигается тем, что согласно способу отбраковки конденсаторов с оксидным

5 диэлектриком, включающему воздействие на исследуемый конденсатор переменного напряжения инфразвуковой частоты, измерение тангенса угла диэлектрических потерь и осуществления отбраковки, исследуемых .10 конденсаторов по значению тангенса угла .диэлектрических потерь, в него введены операции воздействия на исследуемый конденсатор постоянного напряжения и измерения тангенса угла диэлектрических потерь при постоянном напряжении, причем операцию

воздействия на исследуемый конденсатор постоянным напряжением осуществляют после измерения тангенса угла диэлектрических потерь при переменном напряжении, а измерение тангенса угла диэлектрических

20 потерь при постоянном напряжении осуществляют после воздействия на исследуемый конденсатор переменного напряжения, инфразвуковую частоту которого выбирают постоянной.

На чертеже представлены области измерения тока утечки надежных (1) и потенциально ненадежных (2) конденсаторов при испытании на надежность.

Принципиальное отличие предлагаемого способа отбраковки потенциально ненадежных конденсаторов от известного заключается в том, что оценка качества изделия проводится не по характеру зависимости tg6 и емкости от частоты, а по изменению величины tgfi при изменении сначала только на одной фиксированной частоте, а затем измерении на этой же частоте, но при приложении постоянного смещения: у надежных конденсаторов величина tg5 практически не изменяется, а у ненадежных - аномально (в десять и более раз) падает. Кроме того, в известном способе для выявления аномалии в характере частотных зависимостей электрических характеров необходима высокая температура, а в предлагаемом ввиду высокой его чувствительности необходимость нагрева изделия отпадает.

Таким образом, согласно предлагаемому способу для оценки надежности конденсатора с оксидным диэлектриком, необходимо провести всего два измерения тангенса угла диэлектрических потерь. Это возможно благодаря тому, что одно из измерений проводится при одновременном приложении к конденсатору и напряжения инфразвуковой частоты и напряжения постоянного смещения, что позволяет впервые выявить характерную только для потенциально ненадёжных конденсаторов способность: резкое снижение потерь в этих условиях.

Природу обнаруженной аномалии удается раскрыть, учитывая реальную картину старения оксидного диэлектрика, - рост полевых кристаллов от границы раздела Me-МегОд (Me:Ta,Nb и др.). Одним из факторов, стимулирующих кристаллизацию, является наличие в окисле низковалентных катионов металла. Последнее приводит к образованию вблизи границы Me-МезОб высокопроводящего по сравнению с основным окислом слоя. При подаче постоянного смещения (+ на металл) в двухслойном диэлектрике потенциально ненадежных конденсаторов происходит некомплексируемая экстракция электронав в металл, что приводит к росту сопротивления и соответственно уменьщению tg6.

Используемая в предлагаеммом способе частота - любая в диапазоне инфразвуковых, преимущественно 10 -10 Гц, а напряжение смещения - преимущественно 0,1-0,5 величины номинального напряжения конденсатора.

Пример. Производится разбраковка 20 шт. танталовых конденсаторов типа К52-1 номинала 100 в на 1,5 мкФ. По величине электрических характеристик (тока утечки, tg6 и емкости) эти конденсаторы

при стандартных измерениях не отличаются друг от друга.

Изменяется tg6 на частоте 0,7 Гц, а затем на этой же частоте с приложением 20 В постоянного смещения. Измерения проводятся при комнатной температуре. Величины tg , измеренные только на 0,7 Гц, у всех конденсаторов 3-б-Ш.

При измерении на 0,7 Гц с приложением 20 В постоянного смещения у 15 образцов g практически не изменяется (2-4-10) а у 5 образцов резко уменьшается (9-10 - 3-10). У этих же образцов наблюдается и аномальный характер дисперсии tg и емкости, измеренных в диапазоне Гц при + 85°С (как в известном). Но для разбраковки всех 20 щт. конденсаторов и выявления ненадежных изделий известным способом требуется около 9 ч, а предлагаемым - менее 1 ч.

Все конденсаторы испытаны на надежность в течение 1500 ч при +70°С и номинальном напряжении.

На чертеже показаны области изменения тока утечки надежных (1) и потенциально ненадежных (2) конденсаторов. Видно, что Для конденсаторов, обнаруживающих аномальное уменьшение tg6 при приложении постоянного смещения, наряду с переменным, в области инфразвуковых частот характерно увеличение тока утечки в процессе испытания.

Формула изобретения

Способ отбраковки конденсаторов с оксидным диэлектриком, включающий воздействие на исследуемый конденсатор переменного напряжения инфразвуковой частоты, измерение тангенса угла диэлектрических потерь и осуществление отбраковки исследуемых конденсаторов по значению тангенса угла диэлектрических потерь, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени и повышения достоверности отбраковки в него введены операции воздействия на исследуемый конденсатор постоянного напряжения и измерения тангенса угла диэлектрических потерь при постоянном напряжении, причем операцию воздействия на исследуемый конденсатор постоянным напряжением осуществляют после измерения тангенса угла диэлектрических потерь при переменном напряжении, а измерение тангенса угла диэлектрических потерь при постоянном напряжении осуществляют после воздействия на исследуемый конденсатор переменного напряжения, инфразвуковую частоту которого выбирают постоянной. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии № 47-46660, кл. Н 01 G 9/04, 13.12.72.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 762044, кл. Н 01 G 9/04, 1979 (протототип). (7««. 200 tOo т 800 то , ко о мо t,