Рекомендации по применению танталовых чип-конденсаторов

Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы чип-конструкции, изготавливаемые АО «Элеконд», разработаны и выпускаются в соответствии с требованиями действующей НТД, что подтверждается тестовыми испытаниями на соответствие действующей НТД. Настоящие рекомендации составлены с учетом требований ТУ, передового мирового опыта, справочных данных и позволяют подобрать режим работы конденсатора в зависимости от коэффициентов, влияющих на интенсивность отказов.

Основные внешние факторы, влияющие на интенсивность отказов:

Температура

Температура, при которой работает конденсатор, может в несколько раз снизить интенсивность отказа чип-конденсаторов в процессе наработки. В таблице 1 приведена справочная зависимость температурного коэффициента интенсивности отказов конденсаторов.

Таблица 1

T, °C	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
K_T	0.91	1.1	1.3	1.6	1.8	2.2	2.5	2.8	3.2	3.7	4.1	4.6	5.1	5.6

Также рекомендуется обращать внимание на термический удар при монтаже оксидно-полупроводниковых танталовых чип-конденсаторов, который создает временные механические напряжения в диэлектрике конденсатора, которые могут вызвать его повреждения, это способствует росту в объеме аморфного оксида (диэлектрика), кристаллического оксида, являющегося проводником.

При монтаже чип-конденсаторов рекомендуется:

1.1. Ручной монтаж производить соединением пайкой с температурой жала паяльника от 235°C до 265°C, время пайки не более 4 секунд для каждой контактной площадки. Пайку производить прикладывая первоначально нагрев к контактной площадке, к которой припаивается чип-конденсатор, а не к контактной площадке чип-конденсатора.

Двукратная пайка недопустима (частные случаи: подлуживание выводов, применение выпаянных чип-конденсаторов).
1.2. При пайке (оплавлении паяльной пасты) в конвейерных конвекционных печах, парафазных печах, в печах с инфракрасным нагревом не превышать температуру и время ее воздействия, приведенные в профиле пайки на рис. 1.

Рисунок 1

Профиль пайки в конвейерных печах

T, °C

t, sec

Условные обозначения:

1 — Температура пайки 205-225°C;

2 — Температура плавления 179-183°C;

3 — Активация флюса 150°C

1.3. При монтаже плат (изделия) не допускать превышение температуры конденсатора выше рабочей температуры, за исключением режима пайки, описанного в п.1.1 и 1.2 данных рекомендаций.
1.4. При проектировании, монтаже не рекомендуется размещать конденсаторы непосредственно у тепловыделяющих элементов, не допуская возможный нагрев конденсаторов.

Напряжение

Больший вклад в интенсивность количества отказов вносит напряжение, подаваемое на чип-конденсатор. В таблице 2 приведены справочные значения коэффициента от приложенного напряжения, используемого для расчетного значения интенсивности отказов чип-конденсаторов.

Таблица 2

Uраб/Uном	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
Kv	1	1	1	1	1	2	15	130	990	5900

Рисунок 2

Зависимость номинального U_ном и допустимого U_t напряжения от температуры

% номинального напряжения

температура,°C

Условные обозначения:

1 — Рекомендуемое прикладываемое напряжение;

2 — Кратковременное пиковое напряжение.

Для защиты диэлектрика конденсатора от скачков напряжения всем полупроводниковым танталовым конденсаторам необходимо активное сопротивление, включенное последовательно к конденсатору, ограничивающее ток. Следует обращать внимание на то, что снижение импеданса схемы, в которую включен конденсатор (конденсаторы), приводит к увеличению вероятности возникновения их повреждений, особенно с повышением температуры. В соответствии со справочными данными, изменение омического коэффициента, применяемого для расчета интенсивности отказов конденсаторов, от сопротивления электрической цепи, включенного последовательно к конденсатору, составляет от K_R= 0.0 при 3.0 Ом/Вольт до K_R= 1.0 при 0.1 Ом/Вольт.

Если чип-конденсатор применяется с ограничительным резистором 3 Ом на 1 Вольт рабочего напряжения, то рекомендуемое допустимое напряжение U_t соответствует номинальному U_ном, смотри область окрашенную в синий цвет на рисунке 2. Если применение ограничительного резистора невыполнимо, то рекомендуемое допустимое напряжение на конденсаторе U_t, обеспечивающее минимальное значение интенсивности отказов чип-конденсаторов, не должно превышать 0.5 U_ном, смотри область окрашенную в голубой цвет на рисунке 2. При этом может допускаться кратковременное пиковое напряжение до U_ном длительностью 1*10^-6 — 1*10^-3 секунды.

2.2. Рекомендуемое допустимое напряжение, обеспечивающее наименьшую интенсивность отказов чип-конденсаторов, включает в себя наличие импульсной/переменой синусоидальной составляющей, численное значение которой не должно превышать 20%. При подаче импульсной/переменой синусоидальной составляющей, необходимо учитывать как частотные, так и температурные зависимости. Характер зависимости рекомендуемой допустимой импульсной/переменой синусоидальной составляющей в диапазоне от 5Гц до 100kГц приведен на рисунке 3.

Рисунок 3

Рекомендуемая допускаемая амплитуда переменной синусоидальной составляющей пульсирующего напряжения Uf в зависимости от допускаемого напряжения U_t обеспечивающая наименьшую интенсивность отказов чип-конденсаторов

U_f/U_t, %

f, Гц

Для конденсаторов на Uном:

1 — 2.5 … 10 В
2 — 16 … 32 В
3 — 40 … 50 В

Снижение рекомендуемого допустимого переменного напряжения U_f / допустимого тока пульсаций I_п и в зависимости от температуры Т приведено на рисунке 4.

Рисунок 4

Типовая зависимость допустимого тока пульсаций I_п и допустимое переменного напряжение U_f от температуры Т

Uf, Iп
Uf, Iп (20°C)

T, °C

Параллельное / последовательное включение

При применении параллельного / последовательного включения конденсаторов, в связи с присутствием разброса электрических параметров конденсаторов, может возникнуть неравномерное распределение электрической нагрузки по конденсаторам, что приведет к увеличению вероятности отказа перегруженных элементов, необходимо вводить подбор конденсаторов по электрическому сопротивлению (желательно на рабочей частоте).

Входной контроль

При входном контроле электропараметров (С (электрической емкости), D (тангенса угла диэлектрических потерь), R (активной части сопротивления), Z (полного сопротивления)) чип-конденсаторов рекомендуется применение LCR-метров, обеспечивающих подачу на конденсаторы постоянного напряжение смещения 2В. Частота измерительного сигнала при измерении должна соответствовать ТУ на конденсаторы и требованиям производственной ТД. Для измерения тока утечки может быть применен прибор типа источника-измерителя или специализированный прибор, например, типа «Измеритель токов утечки Chroma 11200». При проведении измерений необходимо применение специализированных контактных приспособлений, обеспечивающих необходимую точность измерения. После измерения необходимо снимать заряд с конденсаторов.