Keraamisten monikerroskondensaattorien ALT-testauslaitteisto

Abstract

Insinöörityön tarkoitus oli selvittää keraamisten monikerroskondensaattorien ennenaikaisten vikaantumisten osuuksia eri komponenttivalmistajien välillä. Työn tavoite oli suunnitella ABB Oy:lle keraamisten monikerroskondensaattorien ALT-testilaitteisto alusta loppuun. Työ jakautui neljään osaan: piirilevysuunnittelu, testausjärjestelmän rakentaminen ja johdotus, testiohjelman kirjoittaminen sekä itse testaaminen.

Insinöörityössä suunniteltiin piirilevy PADS Logic- ja PADS Layout -ohjelmistoilla. Testijärjestelmä rakennettiin tarkoitukseen suunniteltuun PC-kaappiin, johon sijoitettiin tiedonkeruuta varten National Instrumentsin NI CompactDAQ-järjestelmä. Testituloksien keräämistä varten tehtiin tietokoneohjelma käyttäen LabView-ohjelmointiympäristöä. Testiohjelman tehtävä oli tallentaa ylös vikaantuneen kondensaattorin tiedot sekä vikaantumisen ajanhetki. Tallennetuista tiedoista oli tarkoitus tehdä analyysiä komponentin vikaantumismekanismeista ja eliniän ennusteesta.

Keraamisten monikerroskondensaattorien ALT-testaus tehtiin tähän tarkoitukseen soveltuvassa sääkaapissa käyttäen eri lämpötiloja ja jännitetasoja. Testi suoritettiin yhdessä rasituspisteessä jokaiselle tutkittavalle kondensaattorityypille erikseen. Testausjärjestelmän valmistuttua todettiin järjestelmän toimivan tilaajan toivomalla tavalla. Työn lopuksi kondensaattorien testituloksista verrattiin eri valmistajien tuotteita keskenään.

The purpose of this thesis was to investigate the amounts of early failures in ceramic multilayer capacitors and differences in manufacturers on the same type. The aim was to engineer an ALT-testing setup for ceramic multilayer capacitors from beginning to the end. The assignment came from ABB Oy. The task consisted of four parts: circuit board design, test-setup building and wiring, testing program writing and the testing itself.

The circuit board was designed with PADS Logic and PADS Layout software. The testing setup was built in appropriate PC cabinet, which was installed with National Instruments NI CompactDAQ-system for data acquiring. Tester software for the data compiling was written with LabView. The task for the tester software was to detect a faulty capacitor in testing circuit board and save the time of occurrence with exact details of the capacitor. The intention was to make analysis of fault mechanisms and to calculate the capacitor’s lifetime values from saved data.

The ALT-testing for ceramic multilayer capacitors was performed in appropriate test chamber with high temperature and voltage. One stress level was used for each capacitor. After test-setup was finished it worked as ABB ordered. Finally the comparison between different manufacturers were made from the test results.