Способ контроля керамических конденсаторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17604 19) 5)5 6 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ САН ОБР ИЯ институ Пышков нденс ЧЕСКИХ электрокак при водстве изобреК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССМ 1504630, кл. 6 0131/02, 1987Ренне В.Т. Электрические коры. Энергия, 1969, с. 124 - 127.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КЕРАМКОНДЕНСАТОРОВ(57) Изобретение относится к радинике и может быть использованразработке, так и в массовом прокерамических конденсаторов. Цел Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано как при разработке, так и в массовом производстве керамических конденсаторов в качестве метода технологического контроля,Резкий рост объемов производства конденсаторов при снижении трудозатрат обеспечивается применением автоматизированных высокопроизводительных линий сборки. При этом контрольно-измерительное оборудование должно являться неотьемлемой частью этих линий и по производительности не уступать другим элементам линий,Однако большая длительность испытаний при проверке электропрочности, установленная ГОСТом 21315.4-75 (10 с), создает большие трудности при разработке надежных высокопроизводительных контрольных агрегатов, Поэтому задача снижетения - сокращение времени контроля электрической прочности конденсаторов беэ снижения его эффективности - достигается тем, что в процессе контроля, заключающемся в подаче на конденсатор испытательного напряжения с последующей регистрацией наличия электрического пробоя, испытательное напряжение подают в виде одиночного импульса с крутым передним фронтом длительностью 0,1-10 мкс, с амплитудой, равной 3 - 5-кратной величине номинального напряжения конденсатора, и плоской вершиной длительностью 0,1-0,5 с. Способ контроля может быть реализован при проектировании высокопроизводител ного контрольно-измерительного оборуд вания. 3 табл 1 ил. ния времени техн ляется весьма актОдним из нов ных методов конт ности является обнаруженной ко пробоя и частичнь риевой керамике ( ЬгеаИои апб ра сегагпсз: Е 1 Тест ЕеггоеесТГсз, 198Однако данны использования в агрегатах технол скольку для его ре давать нд кон напряжение, близ диэлектрика. что у к частичному ухуд сатаров, Кроме т ологического контроля явуальной,ых, недавно разработан- роля электрической проч- метод, основанный на рреляции электрического х разрядов в титанато-баЗЬп ВКт Н. Оеес 1 гс гта бзсйагце и ВаТОз о 1 роге иге с)зтгЬотоп. ч, 89, р. 81 - 86).й метод не пригоден для высокопроизводительных огического контроля, поализации необходимо поденсатор постоянное кое к напряжению пробоя же само по себе приводит шению качества конденого, в связи с явлением10 15 20 25 3035 40 45 50 55 статистического запаздывания частичныеразряды могут появляться лишь через некоторое время после подачи напряжения, поэтому необходима значительная выдержкапод напряжением. И, .наконец, требуется 5дополнительная статистическая обработкаполученных распределений частичных разрядов для установления корреляции междуними и электрической прочностью конденсатора,Поскольку электрическая прочность керамических конденсаторов определяется восновном наличием в керамике различныхдефектов, то другими методами определения электрической прочности являются методы, позволяющие регистрироватьналичие пор и трещин в керамическом диэлектрике. Одним из них является метод, основанный на использовании лазерногоакустического микроскопа Я АМ (Кеззег 1.,Еде 6, Ндй-тге 9 цепсу о 1 тгэзоп 1 сапепцатоп о 1 сегав 1 с сарастогз аз аппбсапог о 1 оцэту - 36-ти ЕестгопсСоеропещз Соп 1; 1986, р= 668 - 670),Метод предполагает возбуждение акустических колебаний при помощи лазерного луча, который сканирует по поверхностиконденсатора. Ультразвуковые свойстваконденсаторов связываются с наличием вних дефектов.Данный метод требует уникальногооборудования и достаточно длителен повремени, поскольку необходимы специальная подготовка конденсатора (в частности,требуется шлифовка одной поверхностиконденсатора для надежного контакта спьезодатчиков) и сложная обработка получаемого акустического сигнала, Поэтомуданный метод тоже может быть использован в высокопроизводительных автоматахконтроля при массовом производстве конденсаторов,Наиболее близким потехнической сущности и достигаемому положительному эффекту с предлагаемым методом являетсяметод, описанный в книге Ренне В,Т. Электрические конденсаторы, Энергия, 1969,32, с, 124-127. В этом методе конденсаториспытывается под испытательным напряжением Офпсо., близким к максимальному напряжению пробоя в течение 10 с.Конденсатор считается выдержавшим испытание на электрическую прочность, еслив течение всего времени испытания не наступил электрический пробой.В настоящее время этот метод является основным методом технологическогоконтроля, используемым нэ зэводах-изготовителях керамических конденсаторов. Приэтом в зависимости от типа конденсатора используется Оисп = 5 - 10 Оном (Оно - номинальное напряжение конденсатора), Длительность времени выдержки под Оисправная 10 с, существенно превышает время контроля других электропараметров (таких как емкость и тангенс угла потерь). что делает практически невозможным создание высокопроизводительных надежныхавтоматов выходного контроля. Прямое сокращение времени испытаний неизбежно ведет к резкому снижению эффективности метода, так как введение относительно большого времени контроля в данном методе было обусловлено стремлением снизитьвлияние статистического запаздывания пробоя, а использование значительных испытательных напряжений (до 10 Оном) снижает эксплуатационную надежностьиспытанных конденсаторов,Целью изобретения является сокращение времени контроля без снижения его эффективности,Цель достигается тем, что контроль электрической прочности конденсаторов проводят при подаче на конденсатор испытательного напряжения в виде одиночногоимпульса с длительностью переднего фронта 0,1-10 мкс. амплитудой, равной 3 - 5 кратной величине номинальногонапряжения, и плоской вершиной длительностью 0,1 - 0,5 с.Отбраковывают конденсаторы, у которых в процессе проверки, как и в способе- прототипе, имеет место электрический пробой.Доказательством существенности отличий заявляемого способа является факт использования испытательного импульса с очень коротким передним фронтом, не превышающим 10 мкс,Впервые установлено, что использование в качестве испытательного импульсногонапряжения со значительной крутизной переднего фронта ( - Г-) существенно повышасИОет эффективность методики контроля электропрочности, Выявлено, что у керамических конденсаторов электрические пробои в подавляющем большинстве случае происходя по трещинам и дефектам межэлектродных промежутков, т. е, имеет местоповерхностный газовый разряд,Известно, что время статистического запаздывания газового разряда становится тем меньше, чем больше величина прилагаемого напряжения по сравнению со средним значением. пробивного напряжения, которое уменьшается с увеличением (-) .бО10 15 20 25 30 40 45 50 55 Таким образом, повышение крутизны переднего фронта позволяет при снижении значения Оисп. существенно сократить общуюдлительноСть испытательного импульса,На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерительной установки,Генератор 1 обеспечивает формирование прямоугольного импульса испытательного напряжения нужной амплитуды идлительности. В качестве индикатора бракаможет быть использован запоминающий осциллограф 2, 81 и В 2 - зарядный и разрядный резисторы (Я 1= 10 Ом, Я 2 = 5 кОм), Сх -проверяемый конденсатор, Я - переключатель. В качестве конкретного примера реализации заявляемого решения может бытьприведена схема с использованием генератора ГИи запоминающего осциллографаС 8-1,Перед испытанием конденсатор должен быть разряжен, С помощью переключателя Я конденсатор подключается кгенератору 1 и на него подается одиночныйимпульс испь 1 тательного напряжения. Поокончании испытаний конденсатор с помощью переключателя Я отключается от источника напряжения и разряжается черезрезистор й 2, При этом отбраковывэютсяконденсаторы, у которых при помощи осциллографа зарегистрирован электрический пробой.В результате статистической обработкирезультатов испытаний около 1 млн, шт.конденсаторов отработаны параметры испытательного импульса.1. Оисп. = 3 - 5 Оном.При Оисп.5 ОНО в конденсаторах наблюдались остаточные явления, которыепроявлялись в том, что при повторных испытаниях по гостировэнной методике приемосдаточных .испытаний имел местоповышенный уровень отказов, ПриОисп.ЗОном методика является недостаточно эффективной, и в годнуюпродукцию попадают дефектные конденсаторы. 2. Длительность переднего фронта г = = 0,1 - 10 мкс.х0,1 мкс технически трудно реализовано; при г10 мкс резко снижается эффективность методики и при указанных в формуле изобретения значениях Оисп, положительный эффект не достигается, что подтверждается результатами, приведенными в табл, 1, которая иллюстрирует зависимость величины пробивного напряжения Опроб от времени нарастания испытательного напряжения для различных типов конденсаторов,Из табл, видно, что достичь существенного снижения пробивного напряжения возможно лйшь при длительности переднего фронта испытательного импульса т; не превышающей 10 мкс, и соответственно лишь при таких значениях т возможно снижение величины Оисп. 3. Длительность плоской вершины импульса выбирается из диапазона 0,1-0,5 с с таким расчетом, чтобы при выбранной величине испытательного напряжения и длительности переднего фронта количество отказов при повторных испытаниях по гостовской методике приемо-сдаточных испытаний не превышало количество отказов для конденсаторов, первоначально прошедших технологические испытания по этой же методике,Было испытано 22 партии конденсаторов К 10-7 В номинала 0,047 мкФ х 50 В общим количеством 60000 шт. Каждая партия была разделена на 3 равные части. Первая часть. была проверена импульсами длительностью 0,1 с, вторая - 0,5 с, третья - для сравнения по методике приемо-сдаточных испытаний: 150 В, 10 с.В табл, 2 приведены данные об уровне пробоев этих конденсаторов при их последующем испытании на электропрочность по гостовской методике приемо-сдаточных испытаний. Из табл. 2 видно, что длительность испытательного импульса должна быть по крайней мере 0,1 с с тем. чтобы эффективность контроля оставалась на прежнем уровне. При длительности импульса, равной 0,5 с, уровень отказов при повторных испытаниях составляет Ос, поэтому увеличиватьдлительность импульса более 0,5 с не имеетсмысла,Длительность плоской вершины прямоугольного импульса определяет практически полное время контроля качества конденсаторов, так как длительность переднего фронта составляет менее 0,01 от длительности плоской вершины. Следовательно, время испытаний составляет 0,1-0,5с, что более чем на порядок быстрее, чемпри существующей методике контроля. Последнее обстоятельство особенно существенно в массовом производстве керамических конденсаторов, когда количество испытуемых конденсаторов исчисляется миллионами штук,1760478 Таблица 1 Таблиц на зле О достаточной эффективности предлагаемого метода свидетельствуют следующие данные. У партии конденсаторов типа К 10-7 В, 0,047 мкФ количеством 38249 шт, . часть изделий (20144 конденсаторов) проведена по существующей методике, остальные (18105 конденсаторов) - предлагаемым импульсным методом. Результаты испытаний приведены в табл. 3. При последующей проверке по контрольной методике в соответствии с ГОСТ 21315,4-75 у первой половины имели место 8 пробоев, у второй - ни одного, что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа,Формула изобретения Способ контроля керамических конденсаторов, заключающийся в подаче на конденсатор испытательного напряжения с 5 последующей регистрацией наличия электрическогопробоя, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени контроля без снижения его эффективности, испытательное напряжение подают в виде одиноч ного импульса с длительностью переднегофронта 0,1-10 мкс с амплитудой, равной 3 - 5-кратной величине номинального напряжения, и плоской вершиной длительностью 0,1 - 0,5 с.151760478 10 а1 таеавтщ Щ Табли Контрольный режим испытанийГОСТ 21315.4-75 Технологический режим испытания Количествоиспытанныхконденсаторов У" сопроводительноголиста уровень пробоев, шт. Уровень пробоев,шт Импульсный (предлагаемыйрежим)Т.Т Контрольнаягруппа (известныйрежим)1 1,ю 0 0 Составитель В . Тимофееведактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор А Долини Заказ 3185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 311490-142-2292442/2292/2344/142-1401/2443404/1483/12492/238/1486/2443/14.43/2443492/1б/И485Всего 2272 2031 1950 1973 1658 1916 1942 1820 2000 1992 1895 1597 1889 1731 1864 1990 1931 1000 943 932 992 921 38249 3 2 б 9 4 9 1 4 5 2 9 2 7 2 8 б 3 92/20144 6 3 3 3 3 3 7 4 2 4 2 5 3 3 Ю 2 0 0 О 0 1 1 0 О 0 0 0 1 2 0 О О 0 Ю 05 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 О О 0 0 О 0 О а ю