陶瓷电容器-安规系列-1

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陶瓷電容器 – 安規系列
討 論
terry@cc-sec.com 張添喜 sec-qa@cc-sec.com 李偉民 yh@cc-sec.com 楊 豪
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陶瓷電容器 – 安規系列
E ND
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Terry 2010-09-23
陶瓷電容器 – 安規系列
Y 電容電性
洩漏 就是通過絕緣系統洩漏的電流。
阻抗 (IR) 測試條件
2.5% max. / SF 5.0% max. C≦1uF 規範為10 KHz
DC 500V 1 min. 10,000MΩ min. 規範為6000MΩ min.
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陶瓷電容器 – 安規系列
電氣特性
Y1
端子對端子
耐電壓
》4000V(a.c) 1 min. 承認或週期性試驗 》4000V(a.c) 2 sec. 批量生產全檢
端子對塗層
》4000V(a.c) 1 min. 承認或週期性試驗
屬於加強絕緣型(Reinforced Insulation )，測試時必須使 用AC 4000V，不可換算成 DC電壓測試。
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電氣特性
Y2
端子對端子
耐電壓
》1500V(a.c) 1 min. 承認或週期性試驗 》1500V(a.c) 2 sec. 批量生產全檢
端子對塗層
》測試時可以用1.5倍 DC電壓測試。 》業界測試實際使用 AC 2500V/2600V 。
》2UR+1500V(a.c) 1 min. 最小值為 2000V(a.c) 承認或週期性試驗
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信賴性試驗
端子強度
抗彎折試驗 +/- 90° 2 times ( Bending Strength ) 抗拉力試驗 ( Tensile Strength ) 抗彎折試驗與抗拉力試驗統稱為端子強度試驗，抗彎 折試驗是對引線做正反方向兩次90度角的折彎測試， 端子不能有斷裂現象。抗拉力試驗則是在引線垂直引 出，施加一個線徑對應之拉力，時間為10+/-1秒，引 線不能有斷裂現象。
Y 電容失效討論
落地後為什麼不是整顆破裂而是只有裡面瓷片破裂呢? 瓷片：分子結構為離子鍵，分子中的原子無法移動，形 成一個特別穩定且結構比較規整的晶體，雖然有
高密度、高硬度的特性，但是脆性大。
塗層：分子結構為共價鍵，分子中的原子無法固定，所 以，高分子材料無法結晶，只具備一定的結晶性 ，因為原子可以移動所以有柔韌性，再者環氧樹 脂分子鏈長，所以韌性更大。 離子鍵之電負性大於1.7 共價鍵之電負性小於1.7 SEC
Note 1. 絕緣類別請參照 IEC 61140. Note 2. Y1電容在額定電壓等於或大於Y2電容時，可以取代 Y2電容使用。
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溫度特性分類
SB SE SF SL Y5P -30℃~+85 ℃ ± 10% Y5U -30℃~+85 ℃ +22% / -56% Y5V -30℃~+85 ℃ +22% / -82% SL +350ppm ~ -1000ppm / ℃
環氧樹脂 (Epoxy) UL 94-V0
(Clearance) Y1 8.0mm Y2 5.5mm
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電氣特性
靜電容量 (C) 測試條件 1KHz 1V 允許差 ± 10%(K) / ± 20%(M) C＜100pF 規範為1 MHz 散逸因數 (DF) 測試條件
通用規範
1KHz 1V SB ; SE
Clt : 上限溫度與下限溫度到溫後30分 鐘之實測電容量 Crt : 額定溫度25℃時之實測之電容量
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信賴性試驗
高濕試驗
R.H. 90-95% 40℃ 500hrs ( Resistance to Damp ) 取待測電容置於恆濕恆溫槽中，設定溼度為90-95%溫度 為40 ℃，放置時間為500Hrs；期間紀錄試驗前與試驗後 電氣參數數據，產生之變化率需低於允許差內。 此測試並須確認試驗後產品之外觀與焊錫性是否符合標 準。
生之變化率需低於允許差內。
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信賴性試驗
高溫負荷試驗
85℃ application 2xRV 1000Hrs ( Loading at high Temperature ) 取待測電容置於恆濕恆溫槽中，設定溫度為85 ℃，並在 待測電容兩端附加2倍額定電壓，試驗時間為1000Hrs； 期間紀錄試驗前與試驗後電氣參數數據，產生之變化率 需低於允許差內。
擊穿 是指通過或者跨越絕緣系統的破壞性放電 ，其導致通過絕緣系統的電流突然大增。 電弧 是在過量的洩漏電流流過時可能出現也可 能不出現的一種情況。
由於環境及各種因素下容易造成誤判，一般廠家會將 電弧偵測用於研發或品保的驗證上，但是生產線進行的高 電壓測試，會建議將電弧探測系統關閉。
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陶瓷電容器 – 安規系列
Y 電容失效討論
落地 陶瓷介質密度高硬度高但脆，在特定角度與高度
中落地，有造成素片開裂之可能。在銀片狀態之
前產生，可以在外觀上觀察到，測試前發生則可 以在測試中檢測出來，但是如果發生在測試之後
的包裝、運輸、使用等等過程中，則只能在組裝
測試中檢出，不過開裂現象在正常工頻狀態中使 用，並不會有擊穿之現象。
陶瓷電容器 – 安規系列
安規電容使用示意圖
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Y 電容失效討論
耐熱 陶瓷電容成品之耐壓，在安全距離上是由塗裝粉
與瓷片間密合度所取代。
因為瓷片與環氧樹脂之對熱膨脹係數不同，較長 時間或較高溫度之加熱，使得環氧樹脂膨脹大過
瓷片，在兩者之間形成間隙，雖然隨著溫度下降
間隙會降低，但並不會回到原有狀態，此間隙可 能直接或是在長時間放置受潮後造成兩電極之阻
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陶瓷電容器 – 安規系列
Ceramic Capacitor – Safety Series
Terry 2010-09-23
陶瓷電容器 – 安規系列
公司簡介
1965年成立 / 1998年大陸設廠 主要產品
圓板形陶瓷電容器 (Disc Ceramic Capacitor) 氧化鋅突波吸收器 (ZnO Varistor) 積層加引線陶瓷電容器 (Monolithic Ceramic Capacitor Lead Type)
頒發證書 (追蹤檢查 UL & CSA 1次 /季
其他 1次 /年)
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認證國家/機構/標準
國 家 美 國 加拿大 德 國 瑞 士 丹 麥 芬 蘭 挪 威 瑞 典 中 國 韓 國 機構
UL CSA VDE SEV DEMKO FIMKO NEMKO SEMKO CQC KTL
使用標準
UL 1414 CAN/CSA-E384-14 DIN EN60384-14 IEC60384-14 EN132400 EN132400 EN132400 EN132400 GB/T14472 K60384-14
UL 2014年 前正式使用 UL 60384-14
CB體系（IECEE電工產品測 試證書互認體系 ），出具之 CB測試證書與測試報告，在 相互認證的NCB做認證申請 時可以縮短測試時間。
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信賴性試驗
冷熱衝擊試驗
冷熱衝擊試驗 Ult → 25℃ → Llt → 25℃ 5 cycle ( Temperature Cycle )
取待測電容置於冷熱衝擊試驗機中，設定試驗溫度循環， 最高溫與最低溫停留30分鐘，25 ℃停留3分鐘，試驗循環 為5個循環。試驗前後紀錄電氣參數數據，變化率須符合 允收標準。 此試驗結束後，應檢驗外觀是否因冷熱急速變化造成損傷 。
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Y 電容失效討論
耐熱 陶瓷介質密度高，在溫度激烈變化中有產生素片
開裂之可能。包括生產作業中非正常之焊錫條件
與方法等，都可能造成，如果在焊錫作業中發生 則很容易在外觀中看出，但如果是發生在封裝之
後的作業過程中，則只能在測試中檢出，因為在
高溫狀態下開裂，有可能因為伴隨著錫料融化滲 入開裂縫隙中，造成兩電極之短路或阻抗降低。
抗降低，高壓測試時會藉之放電甚至擊穿。
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Y 電容失效討論
儲存 陶瓷電容外部塗裝為高溫環氧樹脂，封裝製程中
透過種種管控，保証其緻密性良好。
但因為環氧樹脂在固化後，其表面是有毛細孔存 在，使得電容器在較長時間儲存後，可能會使得
水分子進到內層，並在高壓測試時，水分子電離
阻抗降低，造成耐壓或阻抗不良。
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信賴性試驗
溫度特性
( Clt – Crt ) / Crt ( Temperature Characteristic ) 將待測物置於恆濕恆溫槽中，依溫度特性之上限溫度 與下限溫度設定溫度控制器，並以25攝氏度為判定中 心溫度，試驗期間紀錄各溫度點之電容量，加以計算 並取得溫度之變化率，以確認是否符合溫度特性。
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陶瓷電容器 – 安規系列
名詞解釋
AC電容
設計用于工頻交流電壓之電容器 (AC1000V以下 / 100Hz 以下)
抑制電磁干擾電容器(EMI對策)
用於降低電器電子設備或其他干擾源所產生的電磁干擾的電容器
X電容 ( L-N )
一種適用於電容器失效時，不會導致電擊危險場合的電容器。
Y電容 ( L-G / N-G )
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信賴性試驗
高濕負荷試驗
R.H. 90-95% 40℃ application RV 500Hrs ( Loading Damp Head )
取待測電容置於恆濕恆溫槽中，設定溼度為90-95%溫度 為40 ℃，在待測電容兩端附加額定電壓，試驗放置時間 為500Hrs；期間紀錄試驗前與試驗後電氣參數數據，產
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陶瓷電容器 – 安規系列
Y 電容失效討論
耐壓 安規陶瓷電容設計之初自然以交流電壓為考量，
所以主要考量點在降低不均勻電場之產生，以防
止電暈產生導致絕緣強度下降造成耐壓不良。但 是使用者考慮到交流高壓，可能對其基板上其它
零件產生威脅，會改以直流高壓做測試。但是直
流高壓測試，有可能會因為安全距離不夠產生電 極飛弧擊穿。
公司人員 600人
年產量 17億顆
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陶瓷電容器 – 安規系列
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陶瓷電容器 – 安規系列
認證申請流程
向安規機構遞交申請資料 認證機構做項目範圍與使用標準之確認/預估費用與樣品需求 安規機構接受申請後，申請人開始送樣接受安規測試 OK NG NG項目整改 工廠檢查 OK NG 整改 二次工廠檢查 NG OK NG項目測試 OK NG
一種適用於電容器失效時，會導致電擊危險場合的電容器。
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陶瓷電容器 – 安規系列
Y 電容分類
分類 Y1 Y2 Y3 跨接絕緣類別 雙重絕緣或是加強絕緣 基本絕緣或是輔助絕緣 基本絕緣或是輔助絕緣 額定電壓 ≦500V ≧150V ≧150V ≦300V ≦250V
Y4
基本絕緣或是輔助絕緣
＜150V
◎ 工作溫度 / 儲存溫度 125 ℃ ◎ 溫度特性以實測電容量為計算中心值 SEC
◎ 氣候類別 30/125/56
陶瓷電容器 – 安規系列
生產 / 結構
粉末
生胚
Байду номын сангаас
素片
銀片
標印
塗裝 SEC
銲錫
穿片
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機械特性相關要求
1. 包封料 2. 電極 3. 焊錫 4. 瓷片 阻燃性 C級以上 腳距 7.5 mm / 10.0 mm SEC 5. 引線 間隙