Отказ танталов после термоциклов Опции

[Gabro]

Есть проблема с большим количеством отказов танталовых конденсаторов К53-65 50В (либо аналогичные AVX серии TPSE) после проведения термоциклов. Поставщик конденсаторов имеет сертификат МО РФ.

Циклы: 3 цикла по 6 часов температура от -50С до +65C.
Замер проводится в нормальных условиях после термоциклирования. Напряжение питания 34В(повышенное).

Конденсаторы установлены в параллель 6шт. на входе блока питания после ограничителя напряжения(36В) и перед модулем питания. При отказе вылетает один из конденсаторов при подаче напряжения. Статистика следующая: из 10 блоков в среднем на 2х фиксируется отказ.
Проявляется в виде КЗ.
Лечится заменой покойника,с последующим повторением техтренировки. При повторном термоциклировании отказы также фиксируются, но на порядок реже.
Помимо циклов также проводятся замеры на -10С и на +50С на данных замерах единичные отказы(1 из 200). Оттреннированые блоки поступают в эксплуатацию на объектах заказчика, где уже несколько лет отработали без единого отказа.(работают на номинальном напряжении питания 24В). Всего было выпущено порядка 600 блоков.

Превышение напряжения 36В исключено(неоднократно замерялось). Были предположения насчет нарушения режима пайки, но технологи уверяют, что все делается по техпроцессу в 6-зонной печи.

Вопрос в чем есть причина такого количества отказов, мб кто сталкивался с аналогичной проблемой.

PS аналогичные отказы танталов фиксируются и в других блоках при техтренировке, но гораздо реже.


Сообщение отредактировал Gabro - Jan 27 2017, 20:37

[Bulaev]

А максимально допустимая скорость нарастания напряжения питания соблюдается?

[Gabro]

Насколько помню замеренное время нарастания было порядка 5мс.

[Bulaev]

Насколько помню замеренное время нарастания было порядка 5мс.

Посчитайте, не превышен ли пусковой ток - должен быть приведен в ТУ. При такой скорости нарастания он у Вас порядка 10 мА.

Протрите корпус растворителем - может оказаться перемаркировка.

[HardEgor]

Замер проводится в нормальных условиях после термоциклирования. Напряжение питания 34В(повышенное).

Если провода подключения питания длинные - на индуктивности проводов и низком Esr конденсаторов могут быть выбросы на входе платы, которые превысят макс. напряжение конденсаторов.

Статистика следующая: из 10 блоков в среднем на 2х фиксируется отказ.
PS аналогичные отказы танталов фиксируются и в других блоках при техтренировке, но гораздо реже.

Вначале прошерстить ТУ - вычитывая каждую строчку, не превышено ли?.

Затем проверить из какой партии конденсаторы - одна или разные, и прикинуть статистику отказов по партиям.
Потом сравнить условия испытаний этих блоков и других, т.е. попытаться понять почему на других реже?

Ну и самый простой путь - акт, подпись ПЗ и пусть разбираются с ПЗ производителя конденсаторов.

[hik]

Была похожая проблематика (по выходу источников), причина в К53-65, если посмотреть datasheet на К53-65, то Esr гуляет в диапазоне 0,78 - 7,8 Ом. Проблему пролечили заменив на Low Esr тантал.

[novikovfb]

Если провода подключения питания длинные - на индуктивности проводов и низком Esr конденсаторов могут быть выбросы на входе платы, которые превысят макс. напряжение конденсаторов.

и как это связано с термоциклированием?
ИМХО, больше похоже на образование трещин в корпусе и попадание влаги внутрь.

[Gabro]

To hik:по поводу esr от 0,78Ом до 7,8Ом я думаю вы ошибаетесь, это похоже диапазон для всех номиналов емкостей. Для конкретного номинала к53-65 6,8мкф 50В заявляется esr 0,9Ом.

To novikovfb: О возможности возникновения микротрещин думал, но маловероятно тк в моём понимании трещины могут образовываться при несоблюдении режима пайки, а не при термоциклировавании. Хотя хз как оно на самом деле. К тому же платы покрываются двойным слоем лака и влага под него не попадает.

to HardEgor: длина проводов до лабораторного ИП 2метра, не думаю, что тут могут возникнуть проблемы.
Рекламакты пару раз оформлял, но ответы были похожи на отписки, потому забил на них.

Пока склоняюсь к мнению, что у некоторых конденсаторов имеется скрытый дефект который проявляется в увеличение esr конденсатора после циклов. В результате при включении потери распределяются не равномерно между 6ю параллельными конденсаторами и значительно больше у бракованого что приводит к его повреждению и как следствие КЗ.

PS попробовал стирать маркировку, следов перемаркировки не обнаружил.

PS2: отказы танталов на других блоках регистрируются реже видимо только потому, что в остальных блоках по входу стоит по 1му танталу, а не 6 соответственно общее количество потенциальных кандидатов на выход из строя в 6 раз меньше.

[gte]

To novikovfb: О возможности возникновения микротрещин думал, но маловероятно тк в моём понимании трещины могут образовываться при несоблюдении режима пайки, а не при термоциклировавании. Хотя хз как оно на самом деле. К тому же платы покрываются двойным слоем лака и влага под него не попадает.

Одно другому не противоречит. Термоциклирование может просто выявлять микротрещины возникшие при пайке.

Пока склоняюсь к мнению, что у некоторых конденсаторов имеется скрытый дефект который проявляется в увеличение esr конденсатора после циклов. В результате при включении потери распределяются не равномерно между 6ю параллельными конденсаторами и значительно больше у бракованого что приводит к его повреждению и как следствие КЗ.

На бракованном конденсаторе потери может и больше, но вот за счет чего они будут перераспределяться - т.е. увеличиваться на одном за счет уменьшения на остальных?

А скрытый дефект вряд-ли связан с самими конденсаторами, скорее с условиями работы, пайки или еще чего, так как проявляется как у К53-65 так и у AVX.

[Gabro]

На бракованном конденсаторе потери может и больше, но вот за счет чего они будут перераспределяться - т.е. увеличиваться на одном за счет уменьшения на остальных?

Собственно за счёт увеличения esr, поправьте меня если я не прав.

Сообщение отредактировал Gabro - Jan 28 2017, 12:00

[gte]

Собственно за счёт увеличения esr, поправьте меня если я не прав.

За счет увеличения esr одного конденсатора из шести могут возрасти пульсации на всей группе конденсаторов которые вызовут пропорциональное увеличение потерь у всех конденсаторов. Но это же не перераспределение. Вы это подразумевали или еще что?

[Gabro]

Извините туплю. Про перераспределение глупость написал.

Не смог найти сразу где видел, но попадались рекомендации по запасу: минимум 30%, при хорошем раскладе 50%. Собственно этим и руководствуюсь.
Дерэйтинг же это снижение рабочего напряжения происходит при температурах выше 85С(как правило).

Сообщение отредактировал Gabro - Jan 28 2017, 12:38

[HardEgor]

и как это связано с термоциклированием?

Очень просто, если предельное 40В, то до термоциклирования умирал при 41В , после - при 40,5 В. Всё в пределах, но те что "после" сгорят при меньшем перенапряжении.

Танталы вообще нежная штука - очень не любят даже небольшого превышения предельного напряжения.

Кстати, кто-то писал на форуме, что отбирают российские танталы по току утечки после тренировки, даже фото стенда приводил.

Топикстартеру просто надо взять партию, прямо в упаковке провести термоциклирование и проверить по ТУ - это будет на порядок дешевле и быстрее, чем потом проводить для готовых блоков.

[Gabro]

Подумываю о замене на аллюминиевый электролит, если чуть продвинуть элементы на плате то влезет.
Вообще склоняюсь к мысли, что ставить танталы в входных цепях блока плохая идея.

Сообщение отредактировал Gabro - Jan 28 2017, 13:32

[maugli]

длина проводов до лабораторного ИП 2метра, не думаю, что тут могут возникнуть проблемы.

А думать не надо. Надо прочитать an88f (Ceramic Input Capacitors Can Cause Overvoltage Transients). Ведь у вас 6 танталов в параллель будут эквивалентны по esr керамическому конденсатору. И проверить осциллографом напряжение на конденсаторах в момент подачи напряжения питания.

[Gabro]

В первом посте писал, что проводил замеры,по результатам всплеск выше 36в(в худшем случае) не фиксировался. Впринципе если есть сомнения в понедельник смогу выложить осциллограму.
Кроме того опытные образцы блоков испытывались на приспособе имитирующей импульсные перенапряжения в бортсети. Парамеры импульсов: длительность 1мкс, амплитуда 150В, период 1секунда. Все опытные образцы испытание выдержали.

[gte]

Не смог найти сразу где видел, но попадались рекомендации по запасу: минимум 30%, при хорошем раскладе 50%. Собственно этим и руководствуюсь.
Дерэйтинг же это снижение рабочего напряжения происходит при температурах выше 85С(как правило).

Может стоит перечитать применительно к схеме. Вот из рекомендаций KEMET
"These voltages are the maximum recommended peak DC operating voltages from –55°C to +85°C for continuous duty. These voltages are derated linearly above +85°C to 2/3 rated voltage for operation at +125°C (See Figure 3). For added reliability it is recommended to operate at a 50% derating of the working voltage for tantalum capacitors with MnO2 as a cathode."
А это из AVX

[Gabro]

Интересный график.Буду пробовать считать\измерять сопротивление цепи.

[Ruslan1]

Вообще склоняюсь к мысли, что ставить танталы в входных цепях блока плохая идея.

Однозначно. Сам пришел к такой же мысли лет 10 назад, в том числе и опытным путем (надоело танталы менять). С тех пор только "люминий" на входе девайсов ставлю. сейчас даже номинал и тип есть любимый- панасоник бочонок СМД 22 мкф 35В - еще ни одного убитого не видел.

[Lerk]

Кстати, кто-то писал на форуме, что отбирают российские танталы по току утечки после тренировки, даже фото стенда приводил.

Я писал. И по опыту измерений могу добавить, что Элекондовские серии К53-65/68/72 делаются из одного и того же теста - китайского. Т.е. сам порошок тягается из Китая, и от партии к партии серьезно плавают характеристики. ТУ я внимательно изучал, но там такое понаписано, что волосы дыбом встают - военный явно был купленный. Т.е. формулировка типа "После испытаний на <вставить нужное> изделие считается годным, если табличные параметры превышены не более, чем в 10 раз" там встречается почти везде. Как можно после такого считать изделие годным... ну я хз.

Теперь по партиям. В одной партии отлет по токам утечки был зафиксирован 27%(на 2к изделий), в другой - 0.25%(не ошибка, 25 сотых процента). Так что если вы хотите использовать Элекондовские изделие в приемочных блоках, то настоятельно рекомендую сделать то же самое, что и мы - тотальный входной контроль. Брак - в мусор, т.к. к их ТУ не подкопаться. Увы.

Причем среди 27% брака в той партии, еще около 5% из бракованных имеют резко отличающиеся характеристики, но я с ними еще тщательно не разбирался, но хочу проверить - влезает ли в их ТУ. Если не влезет - привет рекламация

Что касается термоциклирования, то -60 +80 по полчаса (изделие маленькое и легкое, без корпуса), 100 циклов, ничего не вылетает, характеристики держат. На УКИ на 23.5года есть небольшой уход параметров, но некритично.