Málmaðir filmuþéttar eru mikið notaðar í rafeindatækni, endurnýjanlegum orkukerfum, endurnýjanlegum orkukerfum og sjálfvirkni í iðnaði vegna framúrskarandi sjálfsgræðslugetu, lítillar taps og mikils áreiðanleika. Hins vegar, við erfiðar rekstraraðstæður eins og háan hita, raka, ofspennu og vélrænt álag, versnar afköst þeirra smám saman, sem leiðir að lokum til bilunar.

 

Almennt er hægt að flokka algengar bilunaraðferðir málmhúðaðra filmuþétta í fjóra flokka:rafefnafræðileg tæring, sundurliðun rafstraums, niðurbrot rýmds og burðarvirki. Í hagnýtum forritum eru þessar bilanir oft knúnar áfram af fjöl-eðlisfræðilegum tengiáhrifum sem fela í sér rafsvið, hitastig, raka og vélrænt álag.

 

I, algengar bilunaraðferðir og dæmigerðar birtingarmyndir

Bilun á málmhúðuðum filmuþéttum felur venjulega í sér bæði óeðlilegar raffæribreytur og líkamlegar skemmdir á byggingu.

 

Bilunarhamur	Dæmigert birtingarmynd	Áhrif á búnað
Rafmagnsrýrnun	Smám saman minnkað rýmd á meðan það er innan marksviðs þar til skyndileg bilun á sér stað	Minni bótaafköst, tímasetningarvillur, óstöðugleiki í sveiflu
Bilun í einangrun	Aukinn lekastraumur og minni einangrunarviðnám	Meira hitauppstreymi tap, aukin hætta á hitauppstreymi
Rafmagnsbilun	Rafmagnsfilma bráðnar og gata, myndar leiðandi brautir	Skammhlaupsbrennsla-og algjör bilun í búnaði
Skipulagsbrestur	Innri brot, losun lóðmálmsliða, sprungur í pakka	Bilun í opinni-hringrás og truflun á straumflæði

 

II, Kjarnabilunarkerfi málmhúðaðra filmuþétta

1. Rafefnafræðileg tæring og rakainngangur

Rafefnafræðileg tæring er ein helsta öldrunaraðferðin í AC síun og afljöfnunarforritum.

 

Þegar þéttingarárangur málmhúðaðs filmuþétta er ófullnægjandi getur raki komist inn í innri uppbyggingu, dregið úr niðurbrotsspennu loftsins og hraðað jónun milli filmulaga. Ósonið sem myndast við þetta jónunarferli oxar málmuðu rafskautin (Zn/Al) og myndar ó-leiðandi oxíð eins og ZnO og Al₂O₃. Eftir því sem oxun heldur áfram, minnkar áhrifaríkt rafskautssvæði smám saman, sem leiðir til stöðugrar niðurbrots rýmds.

 

Í umhverfi þar sem rakastig fer yfir 85%, getur rafefnafræðileg flæði einnig átt sér stað inni í málmlaginu, sem myndar leiðandi dendríta sem geta að lokum kallað fram skammhlaup á milli rafskauta.

 

Í umhverfi sem inniheldur- brennistein eða súrt gas getur tæringarhraði aukist um 3-5 sinnum. Tæring á endatini eykur verulega snertiþol, sem leiðir til ofhitnunar og bilunar í tengingum.

 

Lykiláhrif

• Rafmagnsrýrnun
• Minni einangrunarþol
• Ofhitnun flugstöðvar
• Skammhlaupshætta.-

 

2. Rafmagnsstreita og endurtekið sjálf-græðandi tap

Eitt af lykileinkennum málmhúðaðra filmuþétta er sjálfgræðandi-geta þeirra. Þegar staðbundið rafmagnsbilun á sér stað gufar málmhúðað lagið í kringum bilunina hratt upp, sem einangrar skemmda svæðið og gerir þéttinum kleift að halda áfram að starfa eðlilega.

Hins vegar, endurteknir sjálfgræðandi atburðir eyða smám saman áhrifaríku málmhúðuðu rafskautssvæðinu, sem leiðir til uppsafnaðrar rýmdækkunar og veiklaðrar spennuþolsgetu.

 

Tilraunarannsóknir sýna að:

• Tíð sjálfgræðandi útskrift flýtir verulega fyrir niðurbroti rýmdar
• Rafmagnsþolsspenna minnkar ásamt rýmdækkun
• Lægri rýmd sem eftir er veldur lakari einangrunarafköstum

 

3.Ofspennuáhrif

Ofspenna er bein kveikja fyrir hörmulegu rafrænni bilun.

 

Vegna þess að orkutap þétta eykst um það bil með veldi rekstrarspennu, flýtir fyrir langtíma yfirspennunotkun raforkuöldrun og innri hitun. Á sama tíma getur tímabundin bylgjuspenna af völdum skiptaaðgerða eða truflunar á neti náð nokkrum sinnum hærri en nafnspennu, sem beinlínis stungið rafstraumlaginu.

 

Samkvæmt IEEE rannsóknum:

Þegar rafsviðsstyrkur nær 10⁶ V/cm hækka líkur á innri losun veldisvísis með hitastigi

Fyrir hverja 10 gráðu hækkun á hitastigi tvöfaldast líkurnar á að hluta losun

 

Lykiláhrif

• Hröðun sjálf-heilnunarneysla
• Aukin innri hitahækkun
• Rafmagnsstunga
• Hitauppstreymi
• Skyndileg hörmulegur bilun

 

4. Tvinnað líkan fjölheimsfræði hraðaðri öldrunarferlum

Við erfiðar rekstrarskilyrði,málmhúðuð filmuþéttibilanir eru venjulega af völdum samskipta milli rafsviðs, hitastigs, raka og vélræns álags.

 

4.1. Rafsviðs-hitatenging

Hár hiti dregur úr rafstyrk og rafstuðli pólýprópýlenfilmu (PP), sem leiðir til staðbundinnar rafsviðsaukningar. Aukið rafsvið eykur enn frekar innri afldreifingu og hitastig, sem skapar jákvæða endurgjöf.

Þetta fyrirbæri framkallar staðbundna „heita bletti“ þar sem hitastigið getur farið upp í nokkur hundruð gráður á Celsíus, að lokum brætt rafmagnsfilmuna og valdið hörmulegu niðurbroti.

 

Afleiðingar

• Staðbundinn varmastyrkur
• Aukning útskrift að hluta
• Filmubráðnun
• Bilun í hitauppstreymi

 

4.2. Hitastig–mekanísk streitutenging

Hitaþenslustuðlar álmálmunar og pólýprópýlen díselfilmu eru verulega mismunandi. Við hitahringrás myndast verulegt klippiálag á milliflata.

 

Álagsstigið getur náð allt að 50 MPa við endurteknar hitauppstreymi. Þegar farið er yfir efnisþreytumörk myndast örsprungur í málmlaginu.

 

Á sama tíma flýtir hækkað hitastig:

• Málmdreifing
• Oxunarviðbrögð
• Vöxtur áloxíðlags
• Vaxtarhraði oxunar þrefaldast um það bil fyrir hverja 10 gráðu hækkun á hitastigi.

 

Afleiðingar

• Málmvæðing sprunga
• Aukið ESR
• Minni rafleiðni
• Hröðun á öldrun

 

4.3. Vélræn álagstenging

Vélrænt álag við samsetningu PCB, flutning, titring og uppsetningu getur einnig haft veruleg áhrif á áreiðanleika þétta.

PCB beygjuálag sem fer yfir 2000 míkróálag, ásamt langtíma titringi eða högghleðslu, getur valdið:

• Innri filmu sprunga
• Þreyta í lóðmálmum
• Flugstöðvaskil
• Aflögun pakka

 

Þessar vélrænu örsprungur verða einnig leiðir fyrir rakainngang og tæringarútbreiðslu, sem flýtir enn frekar fyrir rafefnafræðilegri öldrun.

 

Afleiðingar

• Bilun í opinni-hringrás
• Rafmagnssnerting með hléum
• Rakainngangur
• Minni endingartími í rekstri

 

5. Framleiðslu- og vinnslugalla

Framleiðslugallar eru önnur mikilvæg uppspretta snemma bilunar í málmfilmuðum þéttum.

 

Algengar ferli-tengdir gallar eru:

• Óhreinindi í hráefnum
• Ójöfn málmlagsþykkt
• Pinhole gallar í rafrænum filmu
• Ófullkomin tómarúmþurrkun og rakaleysi
• Léleg hjúpunargæði

 

Þessir gallar skapa staðbundna styrkleikapunkta rafsviðs, sem gerir hlutaafhleðslu og rafstraumsrof líklegri meðan á notkun stendur.

Innri rakaleifar sem koma inn við pökkun flýta enn frekar fyrir tæringu og niðurbroti einangrunar frá upphafi endingartíma.

 

Afleiðingar

Snemma-lífsbrestur

Staðbundið sundurliðun rafmagns

Minni áreiðanleiki

Styttur endingartími

 

III, Niðurstaða

Áreiðanleikimálmhúðaðar filmuþéttarer undir sterkum áhrifum af rafmagnsálagi, umhverfisaðstæðum, hitastjórnun, vélrænni hleðslu og framleiðslugæðum. Meðal allra bilunaraðferða eru rafefnafræðileg tæring, endurtekin sjálf-heilnunarnotkun, sundurliðun rafstraums og fjöleðlisfræðileg tengiáhrif ríkjandi þættir sem hafa áhrif á langtíma-afköst og endingartíma.

 

Til að bæta áreiðanleika þétta og endingartíma eru eftirfarandi ráðstafanir mikilvægar:

• Aukin þétting og rakavörn
• Rétt hitastjórnun og loftræsting
• Yfirspennu- og harmónísk bæling
• Minni vélrænni streitu við uppsetningu
• Hágæða-rafmagnsfilmuframleiðslu- og hjúpunarferli

 

Með bjartsýni hönnun, efnisvali og umhverfisvernd geta málmhúðaðar filmuþéttar náð verulega auknum stöðugleika, öryggi og rekstrarþol í nútíma rafeindakerfum.