Investigation of Tantalum Capacitors Using the Accelerated Quality Assessment Technique STRESS TEST
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-4-49-54Keywords:
Tantalum capacitors, testing technique, equivalent series resistance, oxide layer, defectAbstract
The paper discusses the possibility of conducting accelerated tests to assess the quality of tantalum bulk-porous capacitors according to the developed STRESS TEST technique instead of outdated methods that require costly resources for testing and do not provide proper rejection of capacitors (detection of defects in the oxide layer). It is known that the grown amorphous pentoxide is able to form a uniform layer on the surface of tantalum, but due to various factors (due to surface roughness, porosity, uneven distribution of the electrolyte during the oxidation process and the electric contact of the carrier-anode), a surface is created with "problem areas", "incomplete formation", or, in other words, a "weak spot", the rejection of which is most important for modern tantalum capacitors. A comparative analysis of the application of the standard method and the STRESS TEST technique for accelerated evaluation of the quality of tantalum bulk-porous capacitors will prove the effectiveness of the developed technique. The developed STRESS TEST technique is based on cyclic (10 cycles) application of an increased voltage to the capacitor (corresponding to the voltage during the formation of an oxide layer on a tantalum anode) for the duration of each cycle for 5 minutes, which is proved by calculating this process based on the Zhurkov reliability acceleration model. The technique makes it possible to identify low-quality capacitors in advance with defects in the structure of the oxide layer. The technique makes it possible to evaluate the quality of capacitors in an accelerated time, which is confirmed by the obtained regression model of equivalent series resistance in comparison with the regression model of the standard type of tests for long-term reliability for 24,000 hours. The application of the STRESS TEST technique for tantalum volumetrically porous capacitors will reduce the testing time by approximately two and a half years.References
Горбачев И. П., Сашов А. А. Метод выявления внутренних дефектов танталовых конденсаторов для снижения количества отказов аппаратуры // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2019. Т. 6, № 1. С. 94-101. DOI 10.30894/ issn2409-0239.2019.6.1.94.101.
Горбачев В., Кочемасов В., Хорев С. Оксидные конденсаторы // Компоненты и технологии. 2020. № 6 (227). С. 34-39.
Кузнецов П. Л., Ломаев Г. В., Кузнецова В. А. Исследование влияния характеристик технологического процесса изготовления на изменения эксплуатационных характеристик танталовых объемно-пористых конденсаторов во времени // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2014. № 1. С. 11-15.
Кузнецова В. А., Муравьев В. В. Ускоренные испытания сохраняемости танталовых конденсаторов с использованием теплового метода // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 1. С. 82-88. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-1-82-88.
Беляева Е. А., Муравьев В. В. Управление качеством танталовых конденсаторов на основе анализа дефектов, возникающих на этапах технологического процесса и обнаруживаемых при эксплуатации // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 1. С. 74-81. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-1-74-81.
Получение пористых танталовых анодов для электролитических конденсаторов при помощи послойного поточечного электроимпульсного спекания / И. А. Елькин, К. С. Столбов, В. А. Волков, О. Б. Барышев, А. Н. Бельтюков, О. Ю. Гончаров, С. В. Рыбин, А. В. Степанов, А. А. Чулкина // Химическая физика и мезоскопия. 2020. Т. 22. № 4. С. 421-433. DOI 10.15350/17270529.2020.4.40.
Беляева Е. А., Муравьев В. В. Влияние пористости и режимов оксидирования анода на качество танталовых конденсаторов с жидким электролитом // Контроль. Диагностика. 2016. № 3. С. 62-70. DOI: 10.14489/td.2016.03.pp.062-070.
Барсуков В. К., Сибгатуллин Б. И. Контроль качества танталовых чип-конденсаторов с помощью испытаний импульсным током // Контроль. Диагностика. 2018. № 3. С. 58-63.
Предотвращение отказов танталовых чип-конденсаторов на этапе производства / С. В. Горелов, Е. С. Игнатенко, К. Н. Морев, В. И. Никулин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2016. № 3-4. С. 135-138.
Абдурахмонов С. У. Испытание различных бумажно-масляных конденсаторов // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 2 (106). С. 8.
Федулаев Д. Е., Балакирев Е. Н. Контроль качества производства электролитических конденсаторов // News of Science and Education. 2018. Т. 10, № 2. С. 072-074.
Freeman Y. Tantalum and niobium based capacitors. Science, Technology and application. / Freeman Y. // Springer International Publishing AG2018. 2018. ISBN 978-3-319-67869-6, ISBN 978-3-319-678870-2 (e-book), DOI 10.1007/978-3-319-67870-2.
Рентюк В. Алюминиевые электролитические конденсаторы, или еще раз про надежность // Силовая электроника. 2018. Т. 3, № 72. С. 4-11.
Ежов В. Проблемы и перспективы развития отечественной пассивной электронной компонентной базы // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2019. № 3. С. 44-49.
Кузнецов П. Л., Муравьев В. В. Контроль качества электролитических танталовых конденсаторов с использованием СТРЕСС-ТЕСТА // Приборы и методы измерений. 2015. № 1 С. 76-80.
