电容器的常见失效模式和失效机理(6)

3.2.6铝电解电容器的失效机理
铝电解电容器正极是高纯铝，电介质是在金属表面形成的三氧化二铝膜，负极是黏稠状的电解液，工作时相当一个电解槽。铝电解电容器常见失效模式有：漏液、爆炸、开路、击穿、电参数恶化等，有关失效机理分析如下。
A、漏液
铝电解电容器的工作电解液泄漏是一个严重问题。工作电解液略呈现酸性，漏出的工作电解液严重污染和腐蚀电容器周围的其他元器件和印刷电路板。同时电解电容器内部，由于漏液而使工作电解液逐渐干涸，丧失修补阳极氧化膜介质的能力，导致电容器击穿或电参数恶化而失效。
产生漏液的原因很多，主要是铝电解电容器密封不佳。采用铝负极箔夹在外壳边与封口板之间的封口结构时很容易在壳边渗漏电解液。采用橡胶塞密封的电容器，也可能因橡胶老化、龟裂而引起漏液。此外，机械密封工艺有问题的产品也容易漏液。总之，漏液与密封结构、密封材料与密封工艺有密切的关系。
尤其是水系电容，这种电容为了增大电解液的介电常数，水的比例很大。电解电容的介电材质对温度非常敏感，尤其是水系电解电容，這是因为水系电解电容的水系电解液会随著温度热胀冷缩，温度过高高甚至可能会挥发产生气体，导致电容内部压力过高，当压力超过临界点，外壳裂开电解液溢出。电容容量的公式如下：
C[F]=ε0·ε·S/t
Q:电量( C )
V:电压(V )
C:电容量(F)
S：电极面积[m2]
t：介质厚度
ε：相对介电常数
ε0:介质在真空状态下的介电常数
爆炸
铝电解电容器在工作电压中交流成分过大，或氧化膜介质有较多缺陷，或存在氯根、硫酸根之类有害的阴离子，以致漏电流较大时电解作用产生气体的速率较快，大部分气体用于修补阳极氧化膜，少部分氧气储存在电容器壳内。工作时间愈长，漏电流愈大，壳内气体愈多，温度愈高。电容器金属壳内外的气压差值将随工作电压和工作时间的增加而增大。如果产品密封不佳，则将造成漏液；如果密封良好，又没有任何防爆措施，则气压增大到一定程度就会引起电容器爆炸。高压大容量电容器的漏电流较大，爆炸可能性更大。目前，已普遍采用防爆外壳结构，在金属外壳上部增加一道褶缝，气压高时将褶缝顶开，增大壳内容积，从而降低气压，减少爆炸危险。
C、开路
铝电解电容器在高温或潮热环境中长期工作时可能出现开路失效，其原因在于阳极引出箔片遭受电化学腐蚀而断裂。对于高压大容量电容器，这种失效模式较多。此外，阳极引出箔片和阳极箔铆接后，未经充分平，则接触不良会使电容器出现间歇开路。