固体钽电容的使用可靠性

第 38 卷第 3 期 2008 年 6 月微电子学 Microelect ronicsVol1 38 , No . 3 J un1 2008固体钽电容的使用可靠性张世莉 , 张建宏 , 唐万军(中国电子科技集团公司 第二十四研究所 ,重庆 400060)摘 要 : 介绍了固体钽电容在使用中的几种典型失效模式 ;研究了混合模块电路中如何从设计上进行恰当的可靠性设计 ,以及如何在工艺加工中进行有效的过程控制和使用中的注意事项 。关键词 : 钽电容 ;失效分析 ;可靠性 ;混合集成电路中图分类号 : TN431. 1 文献标识码 : A文章编号 :100423365 (2008) 0320389203Reliability of Sol id Tantalum Capacitors in ApplicationZHAN G Shili , ZHAN G J ianho ng , TAN G Wanjun( S ichuan I nstit ute of S oli d S t ate Ci rcuits , Chi na Elect ronics Technolog y Grou p Cor p . , Chongqi n g 400060 , P. R. Chi na)Abstract : Typical failure modes of solid2tantalum capacitors were described. Techniques to enhance t he reliabili2ty of solid tantalum capacito rs in designing and p rocessing hybrid IC’s were discussed. Suggestions and advices onapplication of solid tantalum capacitors to hybrid IC’s were p ropo sed.Key words : Tantalum capacitor ; Failure analysis ; Reliability ; Hybrid ICEEACC : 1290而更好地使用钽电容。

1 引 言随着各种电子系统可靠性等级的不断提升 ,对2 固体钽电容典型失效模式电子元器件质量等级也提出了更高的要求 。在进行 2. 1 固体钽电容失效特点系统可靠性设计时 ,除了要选择质量等级较高的元固体钽电容即钽电解电容 ,属于电解电容的一器件以提升系统的固有可靠性外 ,电子元器件的合 种 ,因其具有阻抗低 、漏电流极小 、耐高温 、高频特性理使用也是影响系统可靠性的重要因素 。据可靠性 好 、贮存性良好 、寿命长等特点而广泛应用于电源滤分析中心的统计数据 ,有 60 %的元器件失效是与使 波 、旁路 、耦合与退耦 、反馈振荡等电路中 。虽然固用和工艺加工过程密切相关的 。因此 ,如何为元器 体钽电容具有独特的“自愈”特性 ,表现出比铝电解件选择最优的使用条件 ,尽可能地提高系统的使用 电容更好的稳定性和环境适应性 ,但在实际使用中可靠性尤为重要 。根据电子元器件在使用中出现的 仍属于高失效器件 。根据长期的统计数据钽电容,固体钽典型失效模式 ,探讨电子元器件使用可靠性 ,对提高 电容失效有以下特点[1] : 1) 容值较大的钽电容比容电子产品的可靠性设计水平具有非常积极的现实意 值较小的钽电容更容易失效 ;2) 机械应力集中区域义。

的钽电容较容易失效 ;3) 电路加电瞬间,钽电容失效本文分析了固体钽电容在使用中的几种典型失效 较多 ;4) 电路老化过程中较容易出现失效 ;5) 热相对模式 ,讨论了混合模块电路中如何从设计上进行恰当 集中区域的钽电容更容易失效 ;6) 电源质量差的电的可靠性设计 ,在工艺加工中进行有效的过程控制 ,以 路中 ,钽电容更容易出现失效 。及使用中的注意事项。通过对钽电容使用可靠性的研对上述几种特点进一步分析可以发现 ,钽电容究 ,使设计、工艺人员对钽电容有较为深刻的认识 ,从 的失效主要与机械应力 、温度应力 、电应力相关 。收稿日期 :2008201215 ; 定稿日期 :20张世莉等 : 固体钽电容的使用可靠性2008 年 2. 2 钽电容典型失效模式与机理 固体钽电容是将钽粉压制成型 ,在高温炉中烧结成阳极体 ,其电介质是将阳极体放入酸中赋能 ,形 成多孔性非晶型 Ta2 O5 介质膜 ,其工作电解质为硝 酸锰溶液经高温分解形成的 MnO2 ,通过石墨层作 为引出连接用 。钽电容的失效与其他类型的电容一样 ,也有电 参数变化失效 、短路失效和开路失效三种 。