Reliability Estimation of High Voltage Ceramic Capacitor by Failure Analysis

고압 커패시터의 고장 분석을 통한 신뢰도 예측

This paper presents a result of failure analysis and reliability evaluation for high voltage ceramic capacitors. The failure modes and failure mechanisms were studied in two ways in order to estimate component life and failure rate. The causes of failure mechanisms for zero resistance phenomena under withstanding voltage test in high voltage ceramic capacitors molded by epoxy resin were studied by establishing an effective root cause failure analysis. Particular emphasis was placed on breakdown phenomena at the ceramic-epoxy interface. The validity of the results in this study was confirmed by the results of accelerated testing. Thermal cycling test for high voltage ceramic capacitor mounted on a magnetron were implemented. Delamination between ceramic and epoxy, which might cause electrical short in underlying circuitry, can occur during curing or thermal cycle. The results can be conveniently used to quickly identify defective lots, determine $B_{10}$ life estimation each lot at the level of inspection, and detect major changes in the vendors processes. Also, the condition for dielectric breakdown was investigated for the estimation of failure rate with load-strength interference model.

본 논문은 고압 커패시터의 고장분석과 신뢰성 예측 결과를 다루고 있다. 부품의 수명과 고장률을 예측하기 위해서 두 가지 방법으로 고장 모드와 고장 메커니즘을 연구하였다 에폭시 수지로 성형된 고압 커패시터가 절연내압 시험 하에서 저항이 제로로 되는 고장에 대하여, 근본원인 고장분석 체계를 효과적으로 수립함으로써 고장 메커니즘의 원인을 분석하였다. 특히 세라믹-에폭시 계면에서의 절연파괴 고장 현상이 강조되었으며, 본 연구에서 얻어진 결과의 타당성은 마그네트론에 장착된 고압 커패시터의 열사이클 시험 수행에 의한 가속시험 결과로부터 입증되었다. 시험 결과들은 결함이 있는 로트를 신속히 규명하고 $B_{10}$ 수명을 결정하는데 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 유전체의 절연파괴에 대해서 부하-강도 간섭모델을 이용하여 고장률을 예측하였다.