Evaluación de la fuga de corriente en capacitores electrolíticos mediante dos procesos de envejecido

Palabras clave: fuga de corriente, sobrevoltaje, envejecimiento

Resumen

La fuga de corriente y sobrevoltaje son de los problemas más críticos en los sistemas eléctricos y electrónicos, los cuales están relacionados con quejas de clientes, y que se estima representan $ 1,920 millones de dólares en pérdidas anuales. En el presente trabajo se evaluaron la fuga de corriente en dispositivos electrónicos como lo son los capacitores electrolíticos con aplicaciones comerciales, y con especificaciones de 10 µm y 35 V. Dos procesos de envejecido fueron evaluados, el tradicional aplicando voltaje y temperatura, y un nuevo proceso eliminando la temperatura e incrementando el voltaje de operación. La efectividad para cada proceso se evaluó mediante equipos tradicionales de medición de corriente y voltaje. Se utilizaron herramientas estadísticas, como distribución logarítmica normal de 3 parámetros, series de tiempo y diagramas de probabilidad, con la finalidad de analizar los datos obtenidos para cada proceso. Se observó, que la fuga de corriente de ambos procesos es aceptable dentro de los límites de especificación, y para el nuevo proceso los resultados de las pruebas a largo plazo mostraron mayor efectividad

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

Belko V., Emelyanov O & Ivanov I. (2016). The experimental investigation and numerical simulation of self-healing in metallized film capacitors. IEEE International Conference on Dielectrics, 613-616. DOI: 10.1109/IDC.2016.7547530.

Cavallini A., Fabiani D., Mazzanti G & Montanari G C. (2000). Models for degradation of self-healing capacitors operating under voltage distortion and temperature. Proceedings of the 6th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials, 108-111. DOI: 10.1109/ICPADM.2000.875641.

Chaneliere C., Autran J L., Devine R A B & Balland B. (1998). Tantalum pentoxide (Ta2O5) thin films for advanced dielectric applications. Materials Science and Engineering R-reports, Vol. 22 no. 6, 269-322. DOI: 10.1016/s0927-796X(97)00023-5.

Haque M M., & Alam M J. (2010). Impact of capacitors leakage current dispersion and a simple approach to improve. IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems, 676-679. DOI: 10.1109/APCCAS.2010.5775029.

Lee H., Lee K-C., Schunke J & Burton L. (1984). Leakage currents in multilayer ceramic capacitors. IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol. 7, no.4, 443-453. DOI: 10.1109/TCHMT.1984.1136375.

Lee J-M., Choi P-H., Kim S-K., Oh J-H., Shin S-H., Noh J-Y., Kim H-S & Choi B-D. (2018). New method for reduction of the capacitor leakage failure rate whitout changing the capacitor structure of materials in DRAM Mass Production. IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 65, no. 11, 4839-4835. DOI: 10.1109/TED.2018.2870141.

Moonen R., Vanmeerbeek P., Lekens G., De Ceuninck W., Moens P & Boutsen J. (2007). Study of time-dependent dielectric breakdown on gate oxide capacitors at hight temperature. In 14th International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits. 288-291. DOI: 10.1109/IPFA.2007.4378103.

Pan S., Libo L., Baolin L & Huibin L. (2020). Microstructure evolution for oxide film of anodic aluminum foil used in high voltage electrolytic capacitor. Journal of Alloys and Compounds, 1-8. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.153795.

Reed E & Paulsen J. (2002). Impact of circuit resistance on the breakdown voltage of tantalum chip capacitors. Microelectronics Reliability, 821-827. DOI: 10.1016/S0026-2714(02)00015-X.

Schneider M A., MacDonald J R., Schalnat M C & Ennis J B. (2012). Electrical breakdown in capacitor dielectric films: Scaling laws and the role of self-healing. IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), 284-287. DOI: 10.1109/IPMHVC.2012.6518735.

Sedlakova V., Sikula J., Majzner J., Navarova H., Chvatal M & Zednicek T. (2010). Tantalum and Niobium oxide capacitors: Field crystallization, leakage current kinetics and reliability. 27th International Conference on Microelectronics Proceedings, 439-442. DOI: 10.1109/MIEL.2010.5490447.

Tekcan T & Kirisken B. (2010). Reliability test procedures for achieving highly robust electronic products. Proceedings-Annual Reliability and Maintainability Symposium (RAMS), 1-6. DOI: 10.1109/RAMS.2010.5447982.

Teverovsky A. (2014). Insulation resistance and Leakage currents in low-voltage ceramic capacitors with cracks. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 1-6. DOI: 10.1109/TCPMT.2014.2318178.

Tian L., Wu M., Fan D., Wu C., Wen G & Wang D. (2012). Failure analysis of damaged dielectric on resistor and capacitor with EMMI and IR-OBIRCH. 19th IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits, 1-4. DOI: 10.1109/IPFA.2012.6306276.

Trainer M. (2001). Measurement of the low-temperature electrical properties of solid tantalum capacitors. Cryogenics, Vol. 41, no. 4, 285-288. DOI: 10.1016/S0011-2275(01)00098-4.

Wang M-H., Lu S., Huang M L & Sian H-W. (2020). Hybrid methodology based on extension theory for partial discharge fault diagnosis of power capacitors. IEICE Electronics Express, Vol. 17, no. 18, 1-6. DOI: 10.1587/elex.17.20200250.

Wang Z., Yan F., Xu M., Wang Z., Wang X & Xu Z. (2017). Influence of external factors on self-healing capacitor temperature field distribution and its validation. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 45, no. 7, 1680-1688. DOI: 10.1109/TPS.2017.2715375.

Yu D Q., Lau W S., Wong H., Feng X., Dong S & Pey K L. (2016). The variation of the leakage current characteristics of W/Ta2O5/W MIM capacitors with the thickness of the bottom W electrode. Microelectronics Reliability, Vol. 61, 95-98. DOI: 10.1016/j.microrel.2016.02.013.

Zou C., Zhang N., Kushner D., Orchard R., Mi C & Zhang S. (2012). High temperature capacitors with high energy density. IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), 419-421. DOI: 10.1109/IPMHVC.2012.6518769.

Publicado
2022-09-09
Cómo citar
Caballero Limón, J. A., López García, R. D., Jasso Guerrero, H., Reyes Gallegos, M. M. s, & Maldonado Reyes, A. (2022). Evaluación de la fuga de corriente en capacitores electrolíticos mediante dos procesos de envejecido. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(4), 3516-3530. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i4.2857
Sección
Artículos