利用X-RAY光電子能譜儀對125°下，通電15kV，96h后負極一端出現白色物質的塑封電容器進行分析。對比分析發現，負極一端白色物質為氧化鋁富集所致。造成該現象的原因是，環氧塑封料中含有活性氧化鋁，由于固化不完全或吸潮導致環氧塑封料中殘留水分，殘留的水分與活性氧化鋁結合，在電應力的作用下，有向電源負極遷移的趨勢；同時，由于溫度效應的存在，塑封樹脂軟化，加速了水分與活性氧化鋁向電源負極遷移的速度，形成了氧化鋁在負極端富聚現象，使電容器負極端呈現白色。

　　分立電子元器件需要經過封裝獲得很好的固定，通過封裝達到與外界絕緣，杜絕灰塵和水汽的侵入，保證器件性能的穩定。同時封裝后的電子元器件便于安裝使用，便于保管。電子封裝分為塑料封裝、陶瓷封裝、金屬封裝三種形式，其中塑料封裝占集成電路和電子元器件封裝的90%以上，塑料封裝所用的封裝材料包括灌封膠、聚酰亞胺、環氧塑封料等，其中環氧塑封料占塑料封裝90% ～97%。

　　環氧塑封料中60%～90%(質量比)是填充劑，因此填充劑的種類、含量及性能都直接影響環氧塑封料的性能。填充劑可以有效地增加復合材料的強度、彈性模量和硬度；還影響塑封料的線膨脹系數、體積電阻率、吸濕性等物理性能。填充劑的顆粒大小從幾個納米到幾百微米之間不等。環氧塑封料中填充劑的主要作用是降低成本、提高熱導率、降低熱膨脹系數、增加強度，但填充劑物的不同對環氧塑封料的應力、吸水率、黏度等性能有一定的影響。文獻報道，含有氧化鋁的填充料，在溫度反復變化過程中易產生熱應力，并且會延長環氧體系固化時間。

　　試驗用電容器所使用的塑封料是添加了氧化鋁填充料的環氧塑封料，在125℃，通電15kV，96h后，電容器負極變白。且現象普遍存在，雖未失效，但影響外觀質量，遂開展電容器負極端變白現象原因分析。

1、試驗

　　試驗用儀器：PHI5000Versa Prode X-射線光電子能譜(XPS)儀。試驗樣品選�。簭淖兩�電容器負極一端切取試驗樣品，分別從正常顏色區域和白色區域切取試驗樣品。圖1顯示電容器正極一端形貌和負極一端形貌，可見明顯的白色物質存在。正極一端很堅硬，用刀片手工切無法獲得試驗樣品。

圖1 電容器正極形貌和負極形貌

　　利用XPS儀對電容器上正常區域和白色區域進行成分對比分析，分析結果顯示：電容器負極端白色區域比正常區域主要多出氧化鋁。電容器負極端白色區域的XPS如圖2(a)所示，電容器負極端正常區域XPS如圖2(b)所示。對應成分分析結果如表1、表2所示。

圖2 電容器白色區域和正常區域的XPS譜

表1 電容器負極端白色區域成分檢測分析結果

表2 電容器負極端正常區域成分檢測分析結果

2、分析與討論

　　試驗電容器使用的環氧塑封料是結晶硅微粉中加入10%的氧化鋁，一方面提高了塑封料的導熱性能，另一方面降低了成本，但同時延長了環氧體系的固化時間。由于氧化鋁成本低，若純度控制不當，難免混入活性氧化鋁�；钚匝趸�鋁是γ-Al2O3，又俗稱活性礬土，分子式Al2O(3-x)(OH)2x，0 吸附了水分的氧化鋁，其存在形式主要以氫氧化物的形式存在，水是弱堿性電解質，在通電的情況下，氧化鋁顆粒受極性的作用有向電源負極遷移的趨勢。

　　氫氧化鋁的堿式電離：

Al(OH)₃ →Al ³⁺ +3(OH)^-    (1)

　　環氧塑封料雖已固化，由于固化不徹底或環氧樹脂吸潮，使得環氧樹脂中有殘存的水分，該部分水分被塑封料中的活性氧化鋁吸附，常溫下通電，由于固化的塑封料間隙很小，其中顆粒很難移動。但在125℃下，逐漸開始軟化的環氧樹脂韌性增加，殘留或吸附的水分在溫度作用下也加速了塑封料軟化的進程，同時活性氧化鋁中吸附的水分汽化，汽化后的水分升高了局部的壓力，作用于具有一定韌性的塑封料上，撐大了活性氧化鋁所在區域的空間，降低了活性氧化鋁移動的阻力，形同探路者引導本身就有向電源負極運動傾向的活性氧化鋁無孔不入地向電源負極運動。隨著時間的推移，帶有極性的活性氧化鋁和汽化的水分持續向負極端遷移，最終遷移到了電源負極端以富集的形式表現出來，既負極端出現白色物質。塑封料中的水分是有限的，隨著向負極端遷移，其正極端如同被烘烤一樣，塑封料向著繼續固化的方向發展，結果是正極端隨著試驗的繼續逐漸變硬，負極端由于水分和氧化鋁的匯聚呈現出比正極端軟且顏色現白色。

3、結論

　　塑封電容器經125℃，15kV，96h通電試驗后，負極一端出現的白色物質，主要是氧化鋁富集所致。氧化鋁富集的形成原因：在電容器塑封過程中由于塑封料固化不徹底或塑封料吸潮導致固化的環氧樹脂中殘存水分，殘存的水分被塑封料中的活性氧化鋁吸附，在通電和加熱的情況下，氧化鋁與吸附的水分反應后帶正電向負極方向移動，常溫下移動阻力大無法遷移到電源負極，但在125℃熱應力作用下，塑封料軟化；與此同時，殘留的水分汽化撐大了所在區域的移動空間，加速了帶極性的氧化鋁向負極方向遷移的速度，隨著時間的推移，呈現出負極端氧化鋁富集現象，表現為負極端顏色呈現白色。

　　為防止類似事件的發生建議從以下三個方面開展工作：①提高氧化鋁的純度盡量降低活性氧化鋁的殘留；② 采取措施避免填料吸潮；③ 適當延長固化時間確保塑封時充分固化。