Cynwysorau ffilm metallized yn cael eu defnyddio'n eang mewn electroneg pŵer, iawndal pŵer adweithiol, systemau ynni adnewyddadwy, ac awtomeiddio diwydiannol oherwydd eu gallu hunan-iacháu rhagorol, colled isel, a dibynadwyedd uchel. Fodd bynnag, o dan amodau gweithredu llym megis tymheredd uchel, lleithder, gorfoltedd, a straen mecanyddol, mae eu perfformiad yn dirywio'n raddol, gan arwain at fethiant yn y pen draw.

 

Yn gyffredinol, gellir dosbarthu mecanweithiau methiant cyffredin cynwysorau ffilm metelaidd yn bedwar categori:cyrydiad electrocemegol, chwalu dielectric, diraddio cynhwysedd, a methiant strwythurol. Mewn cymwysiadau ymarferol, mae'r methiannau hyn yn aml yn cael eu gyrru gan effeithiau cyplu aml-ffiseg sy'n cynnwys maes trydan, tymheredd, lleithder a straen mecanyddol.

 

I,Moddau Methiant Cyffredin a Maniffestau Nodweddiadol

Mae methiannau cynwysorau ffilm metelaidd fel arfer yn cynnwys annormaleddau paramedr trydanol a difrod strwythurol ffisegol.

 

Modd Methiant	Amlygiad Nodweddiadol	Effaith ar Offer
Diraddio Cynhwysedd	Gostyngiad cynhwysedd graddol tra'n aros o fewn yr ystod â sgôr nes bod methiant sydyn yn digwydd	Llai o berfformiad iawndal, gwallau amseru, ansefydlogrwydd osciliad
Methiant Inswleiddio	Mwy o gerrynt gollyngiadau a llai o ymwrthedd inswleiddio	Colled thermol uwch, mwy o risg o redeg i ffwrdd thermol
Chwalfa Dielectric	Ffilm dielectrig yn toddi a thyllu, gan ffurfio llwybrau dargludol	Gorlif{0}}cylched byr a methiant llwyr yr offer
Methiant Strwythurol	Toriadau mewnol, datodiad sodr ar y cyd, cracio pecyn	Agor{0}}methiant cylched ac ymyrraeth llif cerrynt

 

II, Mecanweithiau Methiant Craidd Cynhwyswyr Ffilm Metelaidd

1. Cyrydiad Electrocemegol a Lleithder yn dod i mewn

Cyrydiad electrocemegol yw un o'r prif fecanweithiau heneiddio mewn cymwysiadau hidlo AC a iawndal pŵer.

 

Pan fo perfformiad selio cynhwysydd ffilm metelaidd yn annigonol, gall lleithder dreiddio i'r strwythur mewnol, gan leihau'r foltedd chwalu aer a chyflymu ionization rhwng haenau ffilm. Mae'r osôn a gynhyrchir yn ystod y broses ïoneiddiad hon yn ocsideiddio'r electrodau metelaidd (Zn/Al), gan ffurfio ocsidau an-ddargludol megis ZnO ac Al₂O₃. Wrth i ocsidiad fynd rhagddo, mae'r ardal electrod effeithiol yn gostwng yn raddol, gan arwain at ddiraddio cynhwysedd parhaus.

 

Mewn amgylcheddau lle mae lleithder cymharol yn fwy na 85%, gall mudo electrocemegol hefyd ddigwydd y tu mewn i'r haen fetelaidd, gan ffurfio dendritau dargludol a all yn y pen draw sbarduno cylchedau byr rhyng-electrod.

 

Mewn amgylcheddau sy'n cynnwys sylffwr neu nwy asidig, gall y gyfradd cyrydu gynyddu 3-5 gwaith. Mae cyrydiad platio tun terfynol yn cynyddu ymwrthedd cyswllt yn sylweddol, gan arwain at orboethi a methiant cysylltiad.

 

Effeithiau Allweddol

• Diraddio cynhwysedd
• Llai o ymwrthedd inswleiddio
• Terfynell gorboethi
• Risg-gylched fer

 

2. Straen Trydanol a Cholledion Iachau Mynych -

Un o nodweddion allweddol cynwysyddion ffilm metelaidd yw eu gallu i wella eu hunain. Pan fydd dadansoddiad dielectrig lleol yn digwydd, mae'r haen fetelaidd o amgylch y bai yn anweddu'n gyflym, gan ynysu'r ardal sydd wedi'i difrodi a chaniatáu i'r cynhwysydd barhau i weithredu'n normal.

Fodd bynnag, mae digwyddiadau hunan-iacháu dro ar ôl tro yn defnyddio'r ardal electrod metelaidd effeithiol yn raddol, gan arwain at leihau cynhwysedd cronnol a gallu gwrthsefyll foltedd gwan.

 

Mae astudiaethau arbrofol yn dangos bod:

• Mae gollyngiad hunan-iachau rheolaidd yn cyflymu diraddio cynhwysedd yn sylweddol
• Dielectric withstand foltedd yn gostwng ynghyd â lleihau cynhwysedd
• Mae cynhwysedd is sy'n weddill yn arwain at berfformiad inswleiddio gwaeth

 

Effeithiau 3.Overvoltage

Mae overvoltage yn sbardun uniongyrchol ar gyfer chwalfa dielectrig trychinebus.

 

Oherwydd bod colled pŵer cynhwysydd yn cynyddu'n fras gyda sgwâr y foltedd gweithredu, mae gweithrediad gorfoltedd tymor hir yn cyflymu heneiddio dielectrig a gwresogi mewnol. Yn y cyfamser, gall folteddau ymchwydd dros dro a achosir gan weithrediadau newid neu aflonyddwch grid gyrraedd sawl gwaith y foltedd graddedig, gan dyllu'r haen dielectrig yn uniongyrchol.

 

Yn ôl ymchwil IEEE:

Pan fydd cryfder maes trydan yn cyrraedd 10⁶ V / cm, mae'r tebygolrwydd rhyddhau mewnol yn codi'n esbonyddol gyda thymheredd

Am bob cynnydd o 10 gradd yn y tymheredd, mae'r tebygolrwydd o ollyngiad rhannol bron yn dyblu

 

Effeithiau Allweddol

• Defnydd cyflymach-iachau
• Cynnydd tymheredd mewnol uwch
• Tyllu dielectric
• Rhedeg thermol
• Methiant trychinebus sydyn

 

4.Multiphysics Coupling Mecanweithiau Heneiddio Carlam

O dan amodau gweithredu eithafol,cynhwysydd ffilm metelaiddmae methiannau fel arfer yn cael eu hachosi gan ryngweithio cysylltiedig rhwng maes trydan, tymheredd, lleithder a straen mecanyddol.

 

4.1. Maes Trydan - Cyplu Tymheredd

Mae tymheredd uchel yn lleihau cryfder dielectrig a chysondeb dielectrig ffilm polypropylen (PP), gan arwain at wella maes trydan lleol. Mae'r maes trydan cynyddol yn cynyddu gwasgariad pŵer mewnol a thymheredd ymhellach, gan greu dolen adborth gadarnhaol.

Mae'r ffenomen hon yn cynhyrchu "mannau poeth" lleol, lle gall tymheredd godi i gannoedd o raddau Celsius, gan doddi'r ffilm dielectrig yn y pen draw ac achosi chwalfa drychinebus.

 

Canlyniadau

• Crynodiad thermol lleol
• Dwysáu rhyddhau rhannol
• Ffilm yn toddi
• Methiant chwalu thermol

 

4.2. Tymheredd - Cyplu Straen Mecanyddol

Mae cyfernodau ehangu thermol meteleiddio alwminiwm a ffilm dielectrig polypropylen yn wahanol iawn. Yn ystod beicio tymheredd, cynhyrchir straen cneifio rhyngwynebol sylweddol.

 

Gall y lefel straen gyrraedd hyd at 50 MPa o dan amodau beicio thermol dro ar ôl tro. Unwaith y rhagorir ar y terfyn blinder deunydd, mae microcracks yn ffurfio yn yr haen fetelaidd.

 

Ar yr un pryd, mae tymheredd uchel yn cyflymu:

• Trylediad metel
• Adweithiau ocsideiddio
• Twf haen alwminiwm ocsid
• Mae'r gyfradd twf ocsideiddio yn treblu'n fras ar gyfer pob cynnydd o 10 gradd mewn tymheredd.

 

Canlyniadau

• Metallization cracio
• ESR uwch
• Dargludedd trydanol llai
• Cyflymu heneiddio

 

4.3. Cyplu Straen Mecanyddol

Gall straen mecanyddol yn ystod cynulliad PCB, cludiant, dirgryniad, a gosod hefyd effeithio'n sylweddol ar ddibynadwyedd cynhwysydd.

Gall straen plygu PCB sy'n fwy na 2000 microstran, ynghyd â dirgryniad tymor hir neu lwytho effaith, achosi:

• Cracio ffilm fewnol
• Blinder ar y cyd solder
• Datgysylltiad terfynell
• Anffurfiannau pecyn

 

Mae'r microcraciau mecanyddol hyn hefyd yn dod yn llwybrau ar gyfer mynediad lleithder a lluosogi cyrydiad, gan gyflymu heneiddio electrocemegol ymhellach.

 

Canlyniadau

• Agor{0}}methiant cylched
• Cyswllt trydanol ysbeidiol
• Treiddiad lleithder
• Llai o oes weithredol

 

5.Manufacturing a Diffygion Proses

Mae diffygion gweithgynhyrchu yn ffynhonnell bwysig arall o fethiant cynnar mewn cynwysyddion ffilm metelaidd.

 

Mae diffygion cysylltiedig â phroses gyffredin yn cynnwys:

• Amhuredd mewn deunyddiau crai
• Trwch haen metelaidd anwastad
• Diffygion twll pin mewn ffilm deuelectrig
• Sychu gwactod anghyflawn a dehumidification
• Ansawdd amgáu gwael

 

Mae'r diffygion hyn yn creu pwyntiau crynhoi maes trydan lleol, gan wneud gollyngiad rhannol a chwalfa dielectrig yn fwy tebygol yn ystod gweithrediad.

Mae lleithder mewnol gweddilliol a gyflwynir yn ystod pecynnu yn cyflymu ymhellach y cyrydiad ac insiwleiddio diraddio o gam cychwynnol bywyd y gwasanaeth.

 

Canlyniadau

Methiant{0}}bywyd cynnar

Chwaliad dielectrig lleol

Llai o ddibynadwyedd

Bywyd gwasanaeth byrrach

 

III, Casgliad

Mae dibynadwyeddcynwysorau ffilm metelaiddyn cael ei ddylanwadu'n gryf gan straen trydanol, amodau amgylcheddol, rheolaeth thermol, llwytho mecanyddol, ac ansawdd gweithgynhyrchu. Ymhlith yr holl fecanweithiau methiant, cyrydiad electrocemegol, defnydd hunan-iacháu dro ar ôl tro, dadansoddiad dielectric, ac effeithiau cyplu amlffiseg yw'r prif ffactorau sy'n effeithio ar berfformiad hirdymor a bywyd gwasanaeth.

 

Er mwyn gwella dibynadwyedd cynhwysydd ac oes weithredol, mae'r mesurau canlynol yn hanfodol:

• Gwell selio a diogelu lleithder
• Rheolaeth thermol ac awyru priodol
• Overvoltage ac atal harmonig
• Llai o straen mecanyddol yn ystod y gosodiad
• Prosesau gweithgynhyrchu ffilm dielectrig o ansawdd uchel a phrosesau amgáu

 

Gyda dyluniad wedi'i optimeiddio, dewis deunydd, a diogelu'r amgylchedd, gall cynwysyddion ffilm metelaidd gyflawni sefydlogrwydd, diogelwch a gwydnwch gweithredol sylweddol well mewn systemau electronig pŵer modern.