电解电容失效分析过程、失效分析报告

参考：
深度剖析关键电子元器件电解电容内部故障隐患

电解电容的参数指标

电路板中电解电容是存在寿命的，电解电容中的电解液随着时间会慢慢减少导致电容容值降低，最终导致电源出现问题。相信大家都见过电解电容鼓包的情况。
所以做设计的时候需要把电解电容的寿命时间考虑进去。

本文介绍一个电解电容失效分析的过程，最终失效的原因是因为厂家生产过程中存在问题，混进了腐蚀性元素。

1.失效现象复现

对NG电解电容4ps进行容值，损耗测试。
测试结果显示：NG1的容值明显低于功能OK1电容，损耗值也明显偏高，电容容值表现为大幅降低。

2.无损透视检查

利用无损透视检查，确认NG1内部结构是否存在异常。
检查结果显示：内部结构完整，卷绕良好，内部未发现明显烧毁等异常现象。

3.解剖分析

解剖分析发现NG1电容电解内部电解液干枯，这是导致电容参数漂移的直接原因；
芯子呈现焦黄色且发现多处黑点，电解纸与阴阳极箔粘结一起，无法分离，说明电容内部温度较高；
芯子内部未发现明显的熔融烧现象，说明电容失效与电应力烧毁无直接相关性。

4.阴阳离子分析

对NG1、OK1进行阴阳离子分析，发现：NG1和OK1都发现有Cl-离子，Cl-离子为腐蚀性阴离子，电容内部会发生以下化学反应。
在长时间通电使用后，电容内部发生化学反应，导致电容内部温度升高，内部压力过大，最终导致电容发生鼓包及参数漂移。
NG1内部未检测到PO43-，进一步说明内部可能发生了相关的化学反应。

5. 切片分析

对NG1的阳极箔、OK1的阳极箔进行切片分析，确认失效样品内部是否发生反应。
结果说明：电容失效与电应力无直接相关性。阳极箔表面发现裂纹，裂纹位置及阳极箔表面都发现金属氧化物，说明内部发生了化学反应。金属化合物及裂纹延伸到Al层表面，这会导致电容内部漏电流增大及电容内部温度身高，这与电容失效现象相吻合。

6.老化试验

由于电容是在产品中使用一年左右失效，为确认电容在使用一段时间后，是否会出现容值减少的现象。参考GB/T 5993-2003 ，GB/T 2693-2001，取3pcs同批次（OK1~OK3）进行加速老化试验后测量电容容值的变化情况。

在老化试验后，取OK1~OK2进行开封观察。
观察结果显示：老化试验后电容芯子都呈焦黄色，与NG1芯子颜色接近，且OK1也发现有与NG1接近的黑点，只是存在程度上的差异。

老化试验显示：电容在使用一段时间后会出现容值衰减及芯子变黑的现象。

7. 总结

电容失效的直接原因为电容内部发生了腐蚀反应，导致电容内部发热，内部压力增大及电解液干枯。
根本原因为电容内部存在腐蚀性元素。