那年我在一家制造廠工作，當時遇到了讓人不知所措的鉭電容器故障。這并不是簡單的電容器故障，而是災難性的故障，致使 PCB 板無法修復。這種小型專用微型計算機 PCB 并不存在使用不當?shù)膯栴}，究竟是什么原因導致了故障？我們找不到任何合理的解釋。讓人不爽的是，供應商還怪罪我們。

電容器提供直流輸入電源旁路的功能。分析顯示，這些元件雖然有明顯的紋波電流，但是仍在其額定電流范圍之內(nèi)。在 40°C 的額定環(huán)境溫度下，其溫度僅升高 13°C，遠遠低于 85°C 的電容器規(guī)格。工作電壓為 27V，也遠低于 50V 的額定電壓，因此沒有問題。

我們首先注意到兩個不太嚴重的故障，接著就發(fā)生了第一次爆炸。有一些貼片電容仍然是完整的。我向電容器供應商送交了一顆從 PCB 上炸下來的電容器和一塊完整的 PCB 進行分析，最后它們被送到了制造部門。制造部門得出了一個看似合理的診斷結果：電容芯子上的蛇形燃燒痕跡清楚地表明爆炸原因是電壓過高。

我自己也通過互聯(lián)網(wǎng)對鉭電容器的故障做了一些研究，發(fā)現(xiàn)鉭電容器的芯子有一些應在制造過程中被清除的小缺陷。在板子工作中，電壓通過電阻器逐漸升至額定電壓加上保護帶。串聯(lián)電阻可防止因為熱失控而破壞電容芯子。我還了解到，在制造過程中，高溫下焊接 PCB 所產(chǎn)生的應力可能導致電容芯子內(nèi)部出現(xiàn)小裂紋，這些小裂紋反過來可能導致低阻抗應用中出現(xiàn)故障。小裂紋還會降低設備的額定電壓，因此故障分析顯示出爆炸原因是常見的過電壓故障。

引線框可減少電容芯子上產(chǎn)生的應力，從而提高了可靠性。如果電容芯子不帶引線框，則必須直接焊接到 PCB 上，這樣會產(chǎn)生機械應力，應力隨電容芯子的尺寸而顯著增加。尺寸較大的鉭電容器的現(xiàn)代構造技術是使用多個較小的芯子，這些芯子連接到公共的引線框。我們同時具備了所有這些條件：大電容芯子、不帶引線框、低阻抗電壓源和過壓故障。

一個技術支持注意到第一代產(chǎn)品是可靠的，這時又出人意料地發(fā)生了第二次爆炸。進一步的檢查發(fā)現(xiàn)，第一代 PCB 并聯(lián)了四個 6.8μF 鉭電容，而后來的 PCB 并聯(lián)了兩個 6.8μF 電容和一個 15μF 電容，以節(jié)省電路板空間。15μF 電容正是發(fā)生故障的電容。

現(xiàn)在我們找到了可能的原因，但是還沒有解決辦法。供應商仍然沒有回應，因為這個產(chǎn)品是專用的，所以我們的工作只能停下來。如果無法控制產(chǎn)品，我們怎么可能解決問題或管理現(xiàn)場的所有元件？

我的想法是做一個電容器后處理夾具，用來緩慢增加施加到 PCB 上的電壓，并具有足夠大的電流容量為 PCB 上的所有元件供電，同時又有足夠大的內(nèi)部電阻來限制瞬態(tài)電容故障清除電流。沒想到后處理夾具真的管用！在對倉庫或現(xiàn)場的元件進行后處理時，沒有再發(fā)生故障。這一發(fā)現(xiàn)表明，串聯(lián)部件成功地限制了故障清除電流，假定 10％到 20％的元件可能會發(fā)生故障。

事實是最好的證據(jù)：從前大約每個月都會出現(xiàn)一兩次故障，現(xiàn)在超過 18 個月了，一次故障也沒有發(fā)生。確實有用！

審核編輯 黃昊宇