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Elektrolytkondensator-Grundlagen

Das 1 x 1 für Entwickler

21. September 2016, 9:42 Uhr | Von Dr. Arne Albertsen

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Elkos erfolgreich einsetzen

Das übliche Fehlerbild eines normal gealterten Elkos ist ein Änderungsausfall wegen zu geringer Kapazität bzw. zu hohen ESR-Wertes. Weitere Elko-Ausfallmechanismen können durch produktions- (äußerst selten!) oder applikationsbedingte Ursachen ausgelöst werden [3].

Meist lassen sich Ausfälle auf applikationsbedingte Ursachen zurückführen – zum Beispiel auf Überlastung durch Umgebungstemperatur, Ripple-Strom, Betriebsspannung, Vibration oder Zugbelastung. Jenseits der Einflussmöglichkeiten des Elko-Herstellers ist hier der Anwender gefordert, die richtigen Bedingungen durch robustes Design, sorgfältige Verarbeitung und moderate Umweltbedingungen in der Applikation sicherzustellen.

Fehlerquellen bei Transport und Lagerung

Elko-Becher (Reinaluminium) und Elko-Dichtung (Gummi) sind weich bzw. elastisch. Augenscheinlich defekte (verbeulte) Bauteile jedenfalls sollten nicht verarbeitet werden. Schädigungen durch Halogene (insbesondere Bromide zur Sterilisierung der Waren während des Überseetransports) sind leider keine Seltenheit. Dies gilt sowohl für den Bezug von Elkos als auch für den Versand der fertigen Baugruppen.

Störfaktoren bei Bestückung und Montage

Zug, Druck und Verbiegen der Anschlussbeinchen (insbesondere bei radialen Elkos) ist zu vermeiden. Eine Beschädigung der inneren Kontaktierung von Anoden und Kathodenfolie könnte die Folge sein. Des Weiteren müssen Kleber, Vergussmassen und Lacke frei von Halogenen sein. Im Bereich der Elko-Dichtung sollte eine Öffnung verbleiben, sodass die Bildung eines Mikroklimas in einem allseitig umschlossenen Hohlraum vermieden wird (Stichwort: Korrosionsgefahr). Leiterbahnen sollen nicht unter dem Elko („zwischen den Beinchen“) verlaufen.

Fehler beim Löten

Die vom Hersteller spezifizierten Grenzen der Lötprofile sind unbedingt einzuhalten, um Vorschädigungen zu vermeiden. Dieser Aspekt hat besondere Bedeutung bei der Verarbeitung von SMD-Elkos im bleifreien Reflow-Prozess (Profile mit erhöhter Löttemperatur).

Betriebsbedingte Störfaktoren

Durch induktive Lasten bedingte Spannungsspitzen können bei Ein- oder Ausschaltvorgängen zu Transienten führen, die jenseits der Formierspannung bzw. der Gegenspannungsfestigkeit liegen. Außerdem können mechanische Belastungen während des Betriebes (z.B. bei Eigenresonanz) zu einem Bruch der Anschlussdrähte führen. Kleben oder eine andere Platzierung des Elko auf der Leiterplatte kann hier Abhilfe schaffen.

Jede Erhöhung der Umgebungstemperatur um 10 K verdoppelt die Ausfallrate und halbiert die Elko-Lebensdauer. Eine Platzierung entfernt von Wärmequellen (Kühlkörper, Leistungsinduktivitäten) ist hier vorteilhaft.