第 38 卷第 3 期 2008 年 6 月微電子學(xué) Microelect ronicsVol1 38 , No . 3 J un1 2008固體鉭電容的使用可靠性張世莉 , 張建宏 , 唐萬軍(中國電子科技集團公司 第二十四研究所 ,重慶 400060)摘 要 : 介紹了固體鉭電容在使用中的幾種典型失效模式 ;研究了混合模塊電路中如何從設(shè)計上進行恰當?shù)目煽啃栽O(shè)計 ,以及如何在工藝加工中進行有效的過程控制和使用中的注意事項 。關(guān)鍵詞 : 鉭電容 ;失效分析 ;可靠性 ;混合集成電路中圖分類號 : TN431. 1 文獻標識碼 : A文章編號 :100423365 (2008) 0320389203Reliability of Sol id Tantalum Capacitors in ApplicationZHAN G Shili , ZHAN G J ianho ng , TAN G Wanjun( S ichuan I nstit ute of S oli d S t ate Ci rcuits , Chi na Elect ronics Technolog y Grou p Cor p . , Chongqi n g 400060 , P. R. Chi na)Abstract : Typical failure modes of solid2tantalum capacitors were described. Techniques to enhance t he reliabili2ty of solid tantalum capacito rs in designing and p rocessing hybrid IC’s were discussed. Suggestions and advices onapplication of solid tantalum capacitors to hybrid IC’s were p ropo sed.Key words : Tantalum capacitor ; Failure analysis ; Reliability ; Hybrid ICEEACC : 1290而更好地使用鉭電容。

1 引 言隨著各種電子系統(tǒng)可靠性等級的不斷提升 ,對2 固體鉭電容典型失效模式電子元器件質(zhì)量等級也提出了更高的要求 。在進行 2. 1 固體鉭電容失效特點系統(tǒng)可靠性設(shè)計時 ,除了要選擇質(zhì)量等級較高的元固體鉭電容即鉭電解電容 ,屬于電解電容的一器件以提升系統(tǒng)的固有可靠性外 ,電子元器件的合 種 ,因其具有阻抗低 、漏電流極小 、耐高溫 、高頻特性理使用也是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素 。據(jù)可靠性 好 、貯存性良好 、壽命長等特點而廣泛應(yīng)用于電源濾分析中心的統(tǒng)計數(shù)據(jù) ,有 60 %的元器件失效是與使 波 、旁路 、耦合與退耦 、反饋振蕩等電路中 。雖然固用和工藝加工過程密切相關(guān)的 。因此 ,如何為元器 體鉭電容具有獨特的“自愈”特性 ,表現(xiàn)出比鋁電解件選擇最優(yōu)的使用條件 ,盡可能地提高系統(tǒng)的使用 電容更好的穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性 ,但在實際使用中可靠性尤為重要 。根據(jù)電子元器件在使用中出現(xiàn)的 仍屬于高失效器件 。根據(jù)長期的統(tǒng)計數(shù)據(jù)鉭電容,固體鉭典型失效模式 ,探討電子元器件使用可靠性 ,對提高 電容失效有以下特點[1] : 1) 容值較大的鉭電容比容電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計水平具有非常積極的現(xiàn)實意 值較小的鉭電容更容易失效 ;2) 機械應(yīng)力集中區(qū)域義。

的鉭電容較容易失效 ;3) 電路加電瞬間,鉭電容失效本文分析了固體鉭電容在使用中的幾種典型失效 較多 ;4) 電路老化過程中較容易出現(xiàn)失效 ;5) 熱相對模式 ,討論了混合模塊電路中如何從設(shè)計上進行恰當 集中區(qū)域的鉭電容更容易失效 ;6) 電源質(zhì)量差的電的可靠性設(shè)計 ,在工藝加工中進行有效的過程控制 ,以 路中 ,鉭電容更容易出現(xiàn)失效 。及使用中的注意事項。通過對鉭電容使用可靠性的研對上述幾種特點進一步分析可以發(fā)現(xiàn) ,鉭電容究 ,使設(shè)計、工藝人員對鉭電容有較為深刻的認識 ,從 的失效主要與機械應(yīng)力 、溫度應(yīng)力 、電應(yīng)力相關(guān) 。收稿日期 :2008201215 ; 定稿日期 :20張世莉等 : 固體鉭電容的使用可靠性2008 年 2. 2 鉭電容典型失效模式與機理 固體鉭電容是將鉭粉壓制成型 ,在高溫爐中燒結(jié)成陽極體 ,其電介質(zhì)是將陽極體放入酸中賦能 ,形 成多孔性非晶型 Ta2 O5 介質(zhì)膜 ,其工作電解質(zhì)為硝 酸錳溶液經(jīng)高溫分解形成的 MnO2 ,通過石墨層作 為引出連接用 。鉭電容的失效與其他類型的電容一樣 ,也有電 參數(shù)變化失效 、短路失效和開路失效三種 。