片式固体电解质钽电容器常见的失效方式
钽电容器的失效原因分析
钽电容器的失效原因分析对于钽电容器,使用者对它有两种截然不同的评价,一;可靠性很高,温频性能优良.二,容易失效,失效后容易爆炸燃烧,非常危险.为什么对于一种产品同时在使用者中间有两种评价呢?我们首先得清楚钽电容器的优点和缺点.实际上,上述的评价是针对钽电容器的优点和缺点进行的基本准确的描述.并无错误.1.温度性能优良;在-55-+125度内,容量变化率在-5-+12%之间,这是其他电容器难望其项背的一项非常重要的指标,此特点使它成为宽温性能要求较高的电路的首选电容器.2.体积容量比最高;目前为止,尽管铝电容器的小型化进步非常快,叠层陶瓷电容器[MLCC]的容量也可以越做越大,但钽电容器仍然具有最高的容量体积比.加之很宽的温度范围内性能出色的稳定性,它仍然是一些性能要求高,安装空间和面积有限电路的最佳选择.钽电容器的缺点-失效模式的危险性钽电容器一般使用在滤波电路和脉冲充放电电路.此类电路的特点是电路中不光存在功率很高的浪涌电压和电流,而且存在信号强度很高的交流纹波.由于钽电容器是一种极性产品,因此,交流纹波会导致它严重发热,超过散热的热平衡后,产品会出现热击穿现象.由于滤波电路基本都属于低阻抗电路,因此,开关的瞬间产生的远远超过稳态工作电压的浪涌电压也经常导致电路设计者忽略了浪涌的存在,在选择产品额定值时没有为确实存在的浪涌留出余量,因此,经常出现的过压击穿就被简单的认定为钽电容器的质量不够,掩盖了电路设计者对基本的低阻抗电路特征的无知.另外,由于不同规格的钽电容器的自有阻抗ESR不同,因此,不同规格产品的抗直流浪涌电流的能力也不相同,而使用者对此了解不够非常容易导致选择的产品型号不对.上述问题是导致钽电容器出现失效的基本原因.尽管是失效,不同品种的电容器的失效模式很不一样,而钽电容器的失效模式最为危险;如果击穿后电路通过的电流很大,击穿的产品会瞬间燃烧或爆炸,甚至能引发二次效应.这就是许多使用者对它诟病的根本原因.而造成此严重问题的原因不外呼两点; 设计选型不合适;产品质量本身存在问题.当产品的型号和电路特点及需求一致时,钽电容器的优点非常明显,可靠性更不存在问题. 此时使用者很容易忽略钽电容器的缺点.当产品使用出现问题时,一味地指责钽电容器的性能不好.上述原因一方面说明钽电容器存在抗浪涌能力和耐纹波差的弱点,同时也说明使用者对钽电容器的基本性能特点了解不够.因此,就出现上文所述的两种观点相反的评价.从根本上说评价都是对的,但有失全面.钽电容器的高可靠性和优点必须在正确使用的基础上才可以得以体现.而钽电容器的缺点也必须在认识到它的局限性时才可以避免. 从许多故障分析可得出以上结论.但钽电容器危险的缺点的确存在;不能失效,一失效就会出现灭顶之灾.钽电容器缺点的避免钽电容器的优点很多人都了解,缺点认识不够是普遍现象,因为它的失效机理较复杂,即使在生产钽电容器的工厂目前都存在不同甚至根本不清晰的认识,因此,使用者不可能对它的失效原理了解的更多.而此点非常危险,往往都是出现了严重的使用问题才发现使用方法有问题或钽电容器质量有问题.有时候,原因好象很难讲清楚.从根本上说,钽电容器的缺点无法避免,它只能靠使用者在设计时的电压选型上采取尽可能保守的方法才可以消除.失效时的模式是它的危险性的根本所在. 如果想消除钽电容器危险的失效模式,与改变一个成人的遗传一样是不可能的.氧化铌电容器铌电容器在紧缺的钽资源导致的钽电容器价格过高时被科技人员盯住,因为铌也是一种可以形成单向导电介质层的阀金属.因此,自钽电容器诞生不久,无数的技术人员为开发出与钽电容器性能基本相同的铌电容器费尽心血.但是,铌氧化物介质层的热稳定性一直无法从根本上得到解决;铌电容器的性能一直无法达到接近钽电容器的程度,特别是它的稳定性差,随时间延长,容量和阻抗及漏电流一直都在变化,而且高温性能根本不能和钽电容器相提并论.进入21实际,在此浪费了无数金钱和经历的科学家终于承认; 纯铌电容器的性能不能从生产技术的改变上得到根本性进步.实际上从1965-2000年的无数研究以不可避免的失败告终.导致铌电容器开发最终失败的根本原因仍然是铌电容器的生产延续了钽电容器的思路,在工艺原理上就存在致命的缺陷;因为铌介质层内的基材仍然是非常容易氧化的高纯度铌金属.因此,铌电容器就无法避免在击穿时类似于钽的燃烧和爆炸现象.同时,在高温时铌介质膜的氧迁移现象仍然是产品性能不稳定的根本原因.而这一点暂时没有得到解决.铌电容器的开发相当于50年绕回原点,形成了一个可笑的圆圈.氧化铌电容器的出现在21世纪初,在此费尽心血的一个美国人电容器专家和一个德国制造钽粉的工程师提出一种新的电容器工艺理论;使用氧化物而不是纯金属也可以生成单向导电的介质层作电容器.此理论看似简单,实际上却是革命性的,它打破了人们遵守了几十年的电容器介质形成理论;只有纯金属才能生成介质层.而且生成的介质层质量甚至更好.在钽电容器的制造过程中,单质态的钽金属粒子中含有其它元素对介质层质量的均一性影响重大.特别是氧含量高低对钽电容器的漏电流影响是致命的.因此, 使用高氧含量的铌粉会出现的问题似乎早已经决定.但是,陶瓷电容器的介质层特性引起了钽电容器专家的注意;使用氧化物一样可以形成具有单向导电性的介质层.而且,在电容器介质层电化学形成理论上我们显然过于墨守成规.我们总认为制造电容器的纯钽元素中氧含量高会导致漏电流大这一判断也适用于铌电容器.实际上只对了一半;当使用纯铌来生产铌电容器时,这一;理论正确,而对于铌氧化物,我们对其在电化学状态下的变化理论显然了解的很不够; 实际上,使用低价的铌氧化物一样可以通过简单的电化学方法生产出性能优良的五氧化二铌介质层,这样,一种新的电解电容器就问世了,它使用的基材根本不是杂质含量约低越好的钽或者铌,而是一种氧含量必须在14.5-15.5%的富含氧的一氧化铌.一氧化铌一直是玻璃及光学器材上大量使用的一种材料,使用它来生产电解电容器,完全是一种理论上的创新,因此使用它生产出的氧化铌电容器也就必然和钽电容器完全割断了血缘关系;它完全是一种具有许多新奇特性的电解电容器.氧化铌电容器与钽和铌电容器的区别;1.失效模式不一样;钽或铌电容器的失效模式基本相同;当击穿时容量丧失,当通过电流不加限制时会迅速燃烧或爆炸形成短路.氧化铌产品在即使是经受了十倍电压击穿时,仍然可以保持容量和损耗不变.即使是施加的电流很高,通过的电流仍然能够在10MA以内,产品的滤波特性仍然能够保持.使用在充放电电路,只是输出的功率密度下降.根本不燃烧不爆炸,不会形成短路.氧化铌产品的抗浪涌能力由于使用基材具有阻燃性,相同的电压下生成的介质层比钽介质层厚30%,因此具有更高的抗浪涌能力.同条件下抗浪涌能力高30%.氧化铌产品的耐纹波能力由于产品通过大电流时不会发热燃烧,因此耐纹波能力比钽高一倍.可以使用在存在较高纹波的开关电源电路.使用电压和额定电压钽和铌电容器由于通过电流大时会导致发热击穿,因此使用低阻抗电路时必须降额到额定电压的1/3才可以保证安全使用.氧化铌电容器的使用电压可以接近额定电压下使用.在室温时几乎不需要降额就可以保持高可靠性.可靠性以1000小时,60%的置信度算;钽电容器可靠性;1%氧化铌电容器可靠性;0.2%可靠性比钽电容器高5倍体积容量比与钽电容器基本相同,只是在一部分小容量上不能与钽相比.温度特性由于氧化铌电容器不容易燃烧和爆炸,因此可安全使用的漏电流标准比钽电容器大一倍.负温特性和正温特性基本相同耐焊接热性能可经受260度/10秒波峰焊或再流焊接性能不出现异常.频率特性与相同容量和电压的同壳号钽电容器相同价格由于使用了新材料和新技术,但价格与钽电容器相同或稍低.氧化铌电容器的缺点最高额定电压只能达到16V,无高压产品.结论从性能和安全性上比较,氧化铌电容器完全可以达到更高的可靠性.在安全性上完全避免了钽电容器的致命缺点,可以达到任何电路的安全性要求. 完全符合ROhS标准.在存在浪涌的开关电源电路上可以代替25V以下钽电容器.是25V以下的钽电容器的换代产品.图解：片式氧化铌。
片式钽电容器的浪涌失效及防止
钽电容器的浪涌失效及防止片式钽电容器的浪涌失效占到总失效数的90%以上，这与其苛刻的使用条件有直接关系，片式钽电容器基本上都是使用在电源模块上作滤波用，在开关时不可避免要产生持续时间极短，冲击很强烈的电压和电流浪涌，如图一所示。
上图是在电容器生产过程中进行浪涌测试时的合格标准说明图示。
图中黑线是浪涌电流曲线，横轴是时间线，总的时间不超过20微秒。
从曲线可以看出，浪涌产生的时间小于1微秒，应该在纳秒级，所以在如此短时间内产生的能量密度就非常高。
此时介质层五氧化二钽上承受的场强冲击之高可见一斑。
浪涌电流I P值的大小可以通过如下公式根据某规格产品的标准ESR值进行计算得出；钽电容器能够储能和滤波是因为其无定形的介质层具有阻止直流电通过，容许交流电通过的基本特性。
但是，它的这种特性是在通电后，介质层两端的不同电荷彻底完成极化后才出现。
在极化完成之前电容器的介质层不具有介电性能。
此特点是电解电容器与二极管最根本的区别。
只有在电容器的极化完成后它才具有能量储存的性能。
也可以这样理解；在电容器完成极化前，电容器只是一个网络组织非常复杂的具有电阻的导体。
而这一点，现在还有很多人，包括电容器生产者和使用者都了解不够，甚至认识错误。
在开关电源电路，接触的瞬间，浪涌产生的时间极短，而且电流非常大。
在浪涌产生时，电容器的介质层两端的极化还没有完成，因此，当浪涌电流通过电容器时，电容器相当于一个导体或者网络电阻。
电容器的阻直流通交流特性必须发生在介质层两端不同电荷彻底完成极化分布后才开始呈现出来。
而极化过程又受到电容量大小的影响；容量越低的电容器极化完成的越快，容量越大的产品极化完成的越慢。
既dv/dt 值的变化与产品的容量有直接关系。
对于容量大的产品，需要更长的极化完成时间。
在极化完成前，作为介电层的五氧化二钽无定形晶体并不具有二极管PN结那样的固有单向导通能力，大的电流可以瞬间通过。
随极化完成，通过的电流才逐渐被阻止，产生电压降，电容器特性呈现。
某武器型号的片式钽电解电容失效例析
某武器型号的片式钽电解电容失效例析作者：刘后培周宏雷丁勇潘超群郭培培刘永杰来源：《中国科技博览》2019年第14期[摘 ;要]本文以武器型号中最常用的钽电解电容器的失效为例，全面分析了造成钽电容失效的六种情况，最终给出了本例中出现钽电容失效的原因。
[关键词]武器型号;钽电容器;失效分析中图分类号：TP501 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0039-02在现代战争中，武器装备的信息化水平的高低决定着战争的成败。
以电子信息技术为核心技术的革命在使世界处于军事技术革命之中。
电子元器件是武器装备的最基本的组成单元，其性能和质量，决定了武器装备的性能和质量。
武器型号中使用的电子元器件数量越来越多，武器型号使用的元器件的质量与可靠性要求也越来越高。
而武器装备中的电子设备可靠性高低无疑是直接影响武器的性能关键。
随着我国电子元器件工业基础水平的逐步提高，元器件生产单位在设计、原材料选用、工艺、生产制造等过程的质量控制水平有所提高。
然而，与当前武器型号的高可靠的要求相比，国产电子元器件的质量与可靠性还需进一步提高。
片式电容器作为三大片式无源电子元件之首，是电子设备的基础元件，被广泛应用于高频电路中。
电子元器件的可靠性已成为军事科技发展的关键，在现代武器装备中的作用日益重要，其可靠性水平对国防建设的重要性是不言而喻的。
在器件的失效分析和机理、可靠性检测技术、可靠性评价与试验技术等方面开展了一系列研究工作，并取得了一些研究成果。
电子元器件失效分析的目的是借助各种分析测试技术，确认其失效现象、分辨其失效模式和失效机理，确定其最终失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议，防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。
失效分析对元器件的生产和使用都具有重要的意义。
某武器型号的滤波电路在整机调试阶段失效，结合上面的失效分析思路且根据设计师经验，很快锁定了失效的钽电解电容，它的外形已经出现烧焦的黑点。
如图1所示。
钽电容失效机理
钽电容失效机理简单一点说是这样的。
1）钽电容的失效模式是短路形式。
故而在可靠性要求高的场合，如军品，宇航，汽车级电路中一般限制使用。
如星上就不用。
NASA好像也是规定不能用。
2）铝电解质电容其ESR可以做的很小的，如果我没有记错的话，可以到毫欧级。
文摘1：ESR(等效串联电阻),应该注意的问题前两天我负责的一个LDO测试工程师上电后发现输出振荡了。
我做的时候没有振荡，对照下来，输出电容不一样，我用的是10u的铝电解，他用的是钽电容。
因为我以前对这两种电容有过测试，所以，把他用的电容拿过来在Fluke，RCL测量仪上测试，ESR高达13欧姆(10kHz)，而我以前的测试的10u钽电容一般只有0.5欧姆左右。
所以换成ESR=0.5欧姆的电容就没有振荡了。
在很多的电容介绍中，只是偶尔提到ESR这个概念，而没有具体说明数值，也许是种类繁多不好概括吧。
ESR与制作材料，频率，温度和电容值都有关。
一般来说，对同一种工艺、同一厂家生产的同一种电容，电容值与ESR 的乘积接近常数。
上面说的13欧姆的电容显然是有问题的(但没标准，只能按照经验判断了).，由于没做过系统，对各种电容的ESR不了解，最好请哪位大侠能公布各种电容的ESR作参考。
不过最好的办法是使用前量一下。
文摘2：关于使用固钽和液体钽电容的浅释彭宝霞(航天511所)摘要：本文对液体钽电容和固体钽电容的失效原因作了具体分析。
对这两种产品的使用提出自己的看法和建议。
关键词：液钽固钽可靠性钽电容器分为固体钽电容器和液体钽电容器。
它们在军用整机中大量使用。
例如：液体钽电容器在84年只有529厂和502所两个单位使用，用量不到2000只。
而95年五院各厂所的液体钽订货量将近1万只。
固体钽电容器更是大量使用。
随着固体钽电容器和液体钽的大量使用。
先后暴露的质量问题也不少。
我们了解到早期有单位禁止使用液钽，而近期的单位禁止使用固钽，这是怎么回事?一、早期某些单位禁用液钽，禁用的理由：1.液体钽电容器的漏液问题液体钽电容器工作电解质为酸性液体，如果产品密封不好，出现漏液。
MLCC电容失效分析及对策
㈡来料不良原因 a、料孔太大或太窄； b、纸带偏薄，模具打孔磨损太大，纸带孔偏小卡料； c、纸带受潮,膨胀的纸带会缩小料孔的空间； d、下盖带过粘，下盖带烙铁头温度过高，致使下盖带粘附力过强（产
2、贴装应力(主要是真空吸放头或对中夹具引起的损伤<目前都使用视觉对中或激光对中取代机械
对中>)
3、上电扩展的裂纹(贴装时表面产生了缺陷，后经多次通电扩展的微裂纹) 4、翘曲裂纹(在印制板裁剪、测试、元器件安装、插头座安装、印制版焊接、产品最终组装时引起
的弯曲或焊接后有翘曲的印制板主要是印制板的翘曲)
• MLCC（1类）—RF设计选型匹配。
MLCC异常汇总分类
一、裂纹 (微裂、断裂、开裂和击穿) 二、端头脱落 三、电性能异常(C、DF、IR和TC) 四、抛料(国标GB≤0.3%，具体依设备定) 五、上锡不良 (假焊) 六、其它 (Q、ESR等)
开裂
一、MLCC本身制造方面的因素： 1、MLCC排烧时温控失调，有机物挥发速率不均衡，严重时会出现
等不良现象。 • OEM 生产工艺：
生产制程不匹配(有铅和无铅)，焊盘PAD氧化、锡膏失效、锡膏印刷 厚度不够、焊接温度较低，锡膏选型兼容性不好等不良现象。
解决方案
• MLCC产品方面： 控制倒角弧度、调整端头电镀厚度、调配电镀药水确保镀层均匀，镀
层无污染、端头无氧化。 • OEM 生产工艺：
调整生产制程使(有铅和无铅)尽可能相容，确保焊盘PAD无氧化、锡 膏正常、调整锡膏印刷厚度、主要是焊接温度调整。
钽电容器失效分析概述
钽电容器失效分析概述1、前言要对电容器进行严谨的失效分析，有必要全面了解电容器的结构。
电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型：钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等（见表1）。
每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。
如同三明治一样，简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间，通过导体施加偏置电压。
电容器容量（C）由如下等式给出，其中e,A和t分别表示介电常数，表面积以及厚度。
C = eA/t (等式1)表1 不同类型的电容器电子设备的小型化要求在更小的容积下提供更高的容量。
在小容积下获得高容量的一种方式是增加等式1中的“A”表面积。
不同类型电容器获得的方式是不同的。
比如钽电容器，可通过使用多孔钽阳极来获得（高比表面积），通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。
然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。
一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。
然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块（MnO2 或是导电层），在小的容积中生成高容量（见图1）。
一般固体钽电容器使用在100V以下，其中多数情况下是使用在50V以下。
湿式钽电容器（阴极是液体）工作电压可以高一些，可以达到几百伏。
图1 (a)钽电容器结构示意图(b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极(c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极对于陶瓷和薄膜电容器来说，其电介质层和电极材料是分别交互堆积的，这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。
图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。
几十到上百（陶瓷电容器中）甚至上千（薄膜电容器）电极层堆积起来，已获得需要的容量。
图2 陶瓷电容器的典型结构因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异（见表1，图1和图2），所以引起电容器失效的原因也有所不同。
因此，每一种条件都需有特定的失效分析方法。
需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析，包括对电路和应用条件的分析。
为什么轻易不要选择“钽电容”？
为什么轻易不要选择“钽电容”？第一、钽电容失效的模式很恐怖，轻则烧毁冒烟，重则火光四溅。
这里不去赘述“钽电容”的失效模式的原理。
通过这个失效的现象，就知道：如果电容失效，只是短路造成电路无法工作，或者工作不稳定，都是小问题，大不了退货。
但是如果造成了客户场地失火，则是需要赔偿对方的人员及财产损失的。
那就麻烦大了。
这是我们不要去选用钽电容的重要原因。
第二、钽电容的成本高看看我们的淘宝就可以知道100uF的钽电容与100uF的陶瓷电容的价格差别，大概钽电容的价格是陶瓷电容的10倍。
钽电容：10只8元；陶瓷电容100只5元。
如果电容容量需求在100uF以下的情况下，我们现在绝大多数下，耐压如果满足的情况下，我们一般需用陶瓷电容。
再大容量，或者再高耐压，陶瓷电容的封装大于1206的时候，尽量谨慎选择。
贴片陶瓷电容最主要的失效模式断裂（封装越大越容易失效）：贴片陶瓷电容器作常见的失效是断裂,这是贴片陶瓷电容器自身介质的脆性决定的.由于贴片陶瓷电容器直接焊接在电路板上,直接承受来自于电路板的各种机械应力,而引线式陶瓷电容器则可以通过引脚吸收来自电路板的机械应力.因此,对于贴片陶瓷电容器来说,由于热膨胀系数不同或电路板弯曲所造成的机械应力将是贴片陶瓷电容器断裂的最主要因素。
第三、钽电容未来将耗尽，有钱你都买不到。
早在2007 年，美国国防后勤署(DLA)十多年来已贮存大量钽矿物，为履行美国国会的会议决定，该组织将耗尽其拥有的最后140，000磅钽材料。
从美国国防后勤署购买钽矿石的买主已包括HC Starck、DM Chemi-Met、ABS合金公司、Umicore、Ulba冶金公司和Mitsui采矿公司，这些代表了将这些钽矿石加工制成电容器级粉末、钽制品磨损件或切削工具的众多公司。
从美国国防后勤署购买这些钽矿石的投标人年复一年传统上是一贯的，这样当钽矿石供应变的吃紧时，因美国国防后勤署供应耗尽，一些公司只得抢夺新的矿石供应源。
钽电容失效、爆炸、烧毁的种种原因！
钽电容失效、爆炸、烧毁的种种原因！引言经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题，特别在开关电源、LED 电源等行业，钽电容烧毁或爆炸是令研发技术人员最头痛的，让他们百思不得其解。
正因为钽电容失效模式的危险性，让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了，其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性，找到钽电容失效（表现形式为烧毁或爆炸）的原因，钽电容并没有那么可怕。
毕竟钽电容的好处是显而易见的。
钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计问题两大类：电路设计和产品选型要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点，但是,往往我们不能保证上述两项工作都做的很到位,因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题;现简单总结如下;低阻抗电路使用电压过高导致的失效对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到钽电容器额定电压的60%. 没有电阻保护的电路有两种; 一;前级输入已经经过整流和滤波, 输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的 50%都可以保证相当高的可靠性. 二;电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照一定频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路, 因此,此类电路的回路阻抗非常低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中 [也叫 DC-DC 电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于 1 微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的 3 倍以上,电流可以达到稳态值的10倍以上,由于持续时间极短,因此,其单位时间内的能量密度非常高, 如果电容器的使用电压偏高,此时实际加在产品上的脉冲电压就会远远超过产品的额定值而被击穿. 因此,使用在此类电路中的钽电解电容器容许的使用电压不能超过额定值的1/3. 如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗最低的DC-DC 电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.在此类电路中使用的电容器应该降额多少,一定要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小。
片式钽电容器加电测试时的失效之谜
片式钽电容器加电测试时的失效之谜凡大量使用过片式钽电容器的电子工程人员，可能都碰到过这样的现象;使用的片式钽电容器在测试和筛选时性能合格，但是，安装上板后进行加电测试时却不断出现击穿短路的产品.出现此现象的原因简单分析有二；1．使用的片式钽电容器性能存在严重的质量缺陷；由于片式钽电容器是一个通用园器件，它可以使用到XX种电子电路中作为滤波或瞬时放电电源，对于用途不同的电路,整机供电功率差别非常大，电路中的号强度差别甚至可以达到百倍以上，例如手机上使用的片式钽电容器和大功率电源上使用滤波电容器和放电电容器.由于它们的使用条件不同，因此,XX 标准必须覆盖所有的使用条件要求，因此,对电容器可靠性起决定作用的漏电流指标就放的很宽；漏电流只要满足K≤0．０1CR×ＵR[ＣR是额定容量,UＲ是额定电压］，一般情况下，在使用电池供电的功率较低的个人用电子产品上就不会出现问题，而在功率较大的电子整机上使用，满足上述指标又根本不能保证可靠性。
因此，根据电路供电功率和可靠性使用条件不同,必须选择可靠性不同的片式钽电容器．特别是军用电子电路，甚至必须考虑到电容器的鲁棒性如何.本文分析的前提是你必须选择正确的，质量不存在问题的片式钽电容器。
对于因为选用质量不高的片式钽电容器引起的故障不再进行分析。
２．质量不存在问题的片失钽电容器为什么在加电测试时仍然有可能出现击穿短路的问题？造成此问题的原因如下；2。
1．外接电源进行加电测试时的回路电阻过低,导致测试加电的瞬间浪涌电压和浪涌电流过大，电容器上实际承受了远远超过容许值的过压冲击和过流冲击。
必须重视的是,在加电测试时,由于回路电阻过低而导致浪涌过高与电路单独实际工作时,电容器的工作条件完全不同.此类电路基本上是开关电源电路[也叫DＣ-DC电路］.我们的很多用户对此类低阻抗电路的号特征了解的不够或认识不清楚;因此，在选择电容器规格时,没有考虑到在开关的瞬间,电路中会出现一个持续时间极短[小于1微秒］，能量密度极高的电压和电流脉冲．此脉冲的瞬间电压可以达到稳态电压的2-１０倍,电流可以瞬间达到稳态电流的十倍以上．因此，在电容器的额定电压选择上偏低，有时候容量也不够。
电容的几种失效模式
电容器几种失效模式电容器的常见失效模式有：击穿、开路、电参数变化（包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上下班升等）、漏液、引线腐蚀或断裂、绝缘子破裂或表面飞弧等。
引起电容器失效的原因是多种多样的。
各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同，失效机理也各不一样。
各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下。
1、常见的七种失效模式(1)引起电容器击穿的主要失效机理①电介质材料有疵点或缺陷，或含有导电杂质或导电粒子；②电介质的电老化与热老化；③电介质内部的电化学反应；④银离子迁移；⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤；⑥电介质分子结构改变；⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧；⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路。
(2)引起电容器开路的主要失效机理①引线部位发生“自愈“，使电极与引出线绝缘；②引出线与电极接触表面氧化，造成低电平开路；③引出线与电极接触不良；④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂；⑤液体工作台电解质干涸或冻结；⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。
(3)引起电容器电参数恶化的主要失效机理①受潮或表面污染；②银离子迁移；③自愈效应；④电介质电老化与热老化；⑤工作电解液挥发和变稠；⑥电极腐蚀；⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀；⑧杂质与有害离子的作用；⑨引出线和电极的接触电阻增大。
(4)引起电容器漏液的主要原因①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压一升；②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳；③绝缘了与外壳或引线焊接不佳；④半密封电容器机械密封不良；⑤半密封电容器引线表面不够光洁；⑥工作电解液腐蚀焊点。
(5)引起电容器引线腐蚀或断裂的主要原因①高温度环境中电场作用下产生电化学腐蚀；②电解液沿引线渗漏，使引线遭受化学腐蚀；③引线在电容器制造过程中受到机械损伤；④引线的机械强度不够。
(6)引起电容器绝缘子破裂的主要原因①机械损伤；②玻璃粉绝缘子烧结过程中残留热力过大；③焊接温度过高或受热不均匀。
(7)引起绝缘子表面飞弧的主要原因①绝缘了表面受潮，使表面绝缘电阻下降；②绝缘了设计不合理③绝缘了选用不当④环境气压过低。
钽电容器和氧化铌电容器的失效模式分析
钽电容器和氧化铌电容器的失效模式分析钽电容器具有体积容量比高，温度特性好，漏电流小的特点，但是，钽电容器的缺点也非常明显；抗浪涌能力是所有电容器中最差的，使用在存在较高浪涌的开关电源电路，由于此类电路中存在较高的电压和电流浪涌及较高的纹波电流，因此必须大幅度降额才能够保证安全使用。
另外，钽电容器的失效模式非常危险；一旦击穿，产品会迅速燃烧或爆炸，甚至能够引发连续击穿和火灾，这是任何用户都谈之色变的严重故障。
铌与钽一样，其无定型的五氧化物[五氧化二钽或五氧化二铌]都具有阻止直流电通过而容许交流电通过的特性。
因此，它们都可以被用来生产电解电容器，它们的基本材料都是超高纯度的单质态钽金属和铌金属。
由于它们都属于容易和氧发生氧化反应的金属，因此，当出现击穿时，缺陷部位通过的大电流产生的热量会导致介电层迅速被破坏，进而造成基材金属在高温下与氧迅速反应，短时间内就能够释放出大量的热能，最终导致产品燃烧或爆炸。
导致钽电容器在漏电流较大时能够迅速燃烧和爆炸的根本原因，是生产钽电容器的基材是物理和化学特性极不稳定的单质金属。
这是钽电容器不可避免的缺陷之一；在实际使用中为了避免此缺陷造成的问题，只有一个方法，那就是在实际使用中大幅度的降额，受限于体积限制，产品的耐压受到严格限制，因此，当钽电容器的使用电压较高时，钽电容器对电压过于敏感的缺点就暴露无遗。
这就是钽电容器在实际使用中经常出现问题的根本原因。
使用纯铌生产的铌电容器具有与钽电容器相同的缺陷，在温度特性上甚至更差。
基于五氧化二铌介质层的电化学形成理论，实际上，我们可以使用低价的铌氧化物[一氧化铌]来生产氧化铌电容器，与纯钽或纯铌电容器相比，氧化铌电容器的基材由纯铌变为一氧化铌。
使用一氧化铌生产的氧化铌阳极，一样可以使用类似的电化学原理，在一氧化铌表面形成一层可以控制的无定形五氧化二铌介质层作为电容器的介电层。
再经过阴极制备，我们就可以使用一氧化铌粉末生产出固体的片式氧化铌电容器。
钽电容失效(湿度影响)
钽电容的三大罪状：1.固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效。
在正常使用一段时间后常发生固钽密封口的焊锡融化，或见到炸开，焊锡乱飞到线路板上。
分析原因是其工作时“击穿”又“自愈”，在反复进行，导致漏电流增加。
这种短时间(ns～ms)的局部短路，又通过“自愈”后恢复工作。
关于“自愈”。
理想的Ta2O5 介质氧化膜是连续性的和一致性的。
加上电压或高温下工作时，由于TＡ＋离子疵点的存在，导致缺陷微区的漏电流增加，温度可达到500℃～1000℃以上。
这样高的温度使MnO2还原成低价的Mn3O4。
有人测试出Mn3O4的电阻率要比MnO2高4～5个数量级。
与Ta2O5介质氧化膜相紧密接触的Mn3O4就起到电隔离作用，防止Ta2O5介质氧化膜进一步破坏，这就是固钽的局部“自愈了”。
但是，很可能在紧接着的再一次“击穿”的电压会比前一次的“击穿”电压要低一些。
在每次击穿之后，其漏电流将有所增加，而且这种击穿电源可能产生达到安培级的电流。
同时电容器本身的储存的能量也很大，导致电容器永久失效。
2.固钽有“热致失效”问题?固钽的Ta2O5介质氧化膜有单向导电性能，当有充放大电流通过Ta2O5介质氧化膜，会引起发热失效。
无充放大电流时，介质氧化薄相当稳定，微观其离子排列不规则、无序的，称作无定形结构。
目测呈现的颜色是五彩干涉色。
当无定形结构向定形结构逐步转化，逐步变为有序排列，称之微“晶化”，目测呈现的颜色不再是五彩干涉色，而是无光泽、较暗的颜色。
Ta2O5介质氧化薄膜的“晶化”疏散的结构导致钽电容器性能恶化直至击穿失效。
3.固钽有“场致失效”问题（dV/dT）。
固钽加上高的电压，内部形成高的电场，易于局部击穿。
击穿事故发生率随时间减低到一个稳定值。
当击穿电压被接近时，击穿发生率增加。
随着电压的增长，装置因在某个疵点发生的热逃逸而发生故障的机率也增加。
击穿电压依赖于脉冲的持续。
在某些实验中，可以看到击穿电压随着脉冲长度的增加而降低。
钽电容失效模式及失效机理
钽电容失效模式及失效机理钽电容这小玩意儿，在电子设备里可算是个不大不小的角色。
咱先聊聊它的失效模式，就像人会生病一样，钽电容也有自己的毛病。
一种失效模式是短路。
这就好比家里的电线突然搭一块儿了，电流一下子就乱套了。
钽电容短路呢，有可能是内部的钽粉和电解液之间发生了些不该发生的反应。
钽粉要是受潮了，就像面粉沾了水结成块，它的性能就变了，可能就导致短路。
还有就是在生产的时候，如果有杂质混进去了，那也像是在一锅好汤里掉进了苍蝇，整个钽电容的电气性能就被破坏了，短路就很容易发生。
再说说开路这种失效模式。
想象一下，一条好好的路突然断了，车都没法走了。
钽电容开路就类似这样，有可能是它的引脚断了。
这引脚就像人的手脚，断了就没法正常工作了。
在使用过程中，如果受到外力的拉扯或者撞击，引脚就可能断掉。
还有啊，内部的连接部分如果因为长时间的使用，像金属疲劳那样，也会断开，导致开路。
钽电容的失效机理其实还和温度有很大关系。
温度过高的时候，钽电容就像是在火上烤的红薯，内部的各种成分都受不了。
电解液可能会干涸，就像水被烤干了一样。
钽粉也会因为高温发生结构的变化，性能就大打折扣了。
而且高温还会加速化学反应，本来可以稳定存在的东西，在高温下就变得不稳定了，就更容易出现短路之类的问题。
从另一个角度看，电压要是过高，对钽电容来说也是个大灾难。
这就好比人能承受一定的压力，压力太大就受不了了。
过高的电压会让钽电容内部的电场变得特别强，强到超出它的承受范围，这时候就很容易出现各种问题，比如介质被击穿，这一击穿，电容就没法正常工作了。
我觉得钽电容虽然小，但是在电子设备里的作用可不小。
它的失效模式和失效机理提醒我们在使用和设计电路的时候要特别小心。
在生产钽电容的时候，要严格控制环境，避免杂质混入，也要注意封装，防止钽粉受潮。
在使用钽电容的设备里，要控制好温度和电压，就像照顾一个脆弱的小生命一样。
只有这样，才能让钽电容更好地发挥它的作用，让整个电子设备稳定运行。
电容的主要失效模式、失效原理及预防措施
短路
阳极氧化膜破裂、氧化膜局部损伤、电解液 老化或干涸、工艺缺陷
电 容 量 下 电解液损耗较多、低温下电解液粘度增大损
降
耗增大
漏 电 流 增 氧化膜致密性差、氧化膜损伤、氯离子严重
加
沾污、工作电解液配方不佳原材料纯度不高、
铝箔纯度不高
瞬时开路 电解液数量不足
钽电解
电解液消耗、在储存条件下电解液中的水分 电参数变
通过密封橡胶向外扩散,在工作条件下水分 化
产生电化学离解
固体钽电 短路
解
氧化膜缺陷、钽块与阳极引出线产生相对位 移、阳极引出钽丝与氧化膜颗电容器粒接触
开裂
热应力、机械应力
瓷介电容 短路
介质材料缺陷、生产工艺缺陷、银电极迁移
器
低 电 压 失 低电压失效介质内部存在空洞、裂纹和气孔
效
等缺陷工作条件类别
预防措施及注意事项
式和失效机理
类别
失效模式 下电解
漏液
液挥发，密封工艺不佳、阳极钽丝表面粗糙、
负极镍引线焊接不当液体
工作电压中交流成分过大、氧化膜介质缺陷、
炸裂
存在氯离子或硫酸根之类的有害离子、内气
压高
铝电解电 开路
容
电化学腐蚀、引出箔片和阳极接触不良、阳 极引出箔片和焊片的铆接部分氧化
(4)所用的烙铁尖顶直径最大为 1.0mm(5)烙
铁不得直接碰到电容器上
(1)根据所用的助焊剂来选用适当的清洗溶
清洗条件 剂
(2)确认清洗过程不影响电容器的特性
注意监控电容器储存区域的温度和湿度条
储存
件。推荐的储存条件:室温低于 40℃,湿度低
于 70%RH
(1)工作电压与纹波电压峰值之和不应超过
钽电容和独石电容器应用中的失效分析
钽电容器和独石电容器应用中的失效分析樊晓团胡圣西安微电子技术研究所（西安710054）1 前言对于有极性的钽电容器来说，人们最容易想到的是极性接反引起的击穿失效。
通过多次分析实例来看，这种失效原因在实际工作中出现的可能性较小，常常出现的是一种较为隐蔽的原因所导致的失效—焊接温度高、焊接持续时间长。
而独石瓷介电容器本身为无极性电容器，但在失效分析过程中发现，有些独石电容器表现出与极性明显相关，即两个不同方向的漏电流相差很显著，这正是电容器介质中离子迁移的实际表现，采用环氧树脂固封后研磨，发现此类电容器的失效原因是电容器的质量隐患所致，受其制造工艺过程的复杂性影响。
2 固体电解质钽电容器的失效分析某型号机器在随机振动过程中，± 15V 电压降至5V 左右，后经检查发现该电容器短路，在整机板上的连接如图1 所示。
测试发现，电容器正负极间已经短波，其阻值约为Q。
与原始失效现象一致。
采用BT1505 型X 光机透视观察，看到电容器内部阳极一端空腔内有一块较大的多余物，其X 光机下的形貌如图2所示。
将电容器振动后在X光机下换不同角度的观察，发现多余物可以移动。
然后分别将电容器进行摇晃、振动、翻转，重新测试，电容器时而短路，时而正常。
证实电容器失效确是因内部多余物引起时断时通。
仔细进行解剖分析，剥除电容器阴极金属外壳，暴露出阳极内芯，取出内部多余物，在显微镜下检查，此多余物为焊锡，如图 3 所示。
取出电容器腔体内的多余焊锡后，用数字电桥测试仪测试电容值，结果正常，100Hz条件下为卩f,1kHz 条件下为卩f。
该钽电容器因腔体内部有焊锡多余物，在振动试验中引起短路失效，产生多余物的原因是焊接不当，如铬铁温度高，持续时间长，引起电容器内钽丝与阳极引线熔焊的焊锡受热后流出所致。
因此我们建设：（1）在焊接器电容器的过程中应尽量缩短焊接时间，以免使电容器内焊锡熔化变为多余物，引起短路失效；（2）进行X射线透视观察，淘汰有多余物的电容器。
钽电容失效模式及失效机理
钽电容失效模式及失效机理哎呀，说起钽电容失效这事儿，那可真是让电子工程师们头疼不已！就像我之前遇到过的一个真实案例，有一次我们公司接了一个重要的项目，需要用到大量的钽电容来保证电路的稳定运行。
在前期的测试阶段，一切都看似完美无缺，大家都信心满满地觉得这次项目肯定能顺利完成。
可谁能想到，当产品进入实际使用阶段没多久，问题就接二连三地出现了。
一些设备开始出现故障，经过仔细排查，发现原来是钽电容失效了！这可把我们整个团队急坏了。
那钽电容为啥会失效呢？这就得好好说道说道它的失效模式和失效机理了。
先说这短路失效模式吧。
有时候钽电容内部的绝缘层可能会因为各种原因受到破坏，比如过高的电压或者电流冲击，这就好比是家里的电线外皮破了，电流就乱了套，直接导致短路。
就像那次我们项目中的情况，可能是在某个瞬间，电路中的电压突然飙升，超过了钽电容的承受能力，它的绝缘层就“扛不住”了，瞬间短路。
还有一种常见的失效模式是开路失效。
这就好比是一条路突然断了，电流过不去。
造成开路失效的原因可能是钽电容内部的电极材料出现了断裂或者脱落。
比如说在制造过程中，如果工艺不够精细，电极的连接不够牢固，在长期使用或者受到外界振动等因素的影响下，就有可能断开。
再来说说漏电失效模式。
想象一下，钽电容就像是一个水桶，如果桶壁有了小缝隙，水就会慢慢渗出来。
钽电容漏电也是类似的道理，可能是由于电容内部的介质存在缺陷，或者是在使用过程中受到了高温、高湿等恶劣环境的影响，导致绝缘性能下降，从而出现漏电现象。
而导致钽电容失效的机理也是多种多样的。
其中一个重要的原因就是热失效。
电子设备在工作时会产生热量，如果散热不好，钽电容长时间处于高温环境中，内部的材料性能就会发生变化，从而影响其正常工作。
就像人在炎热的夏天长时间暴晒会中暑一样，钽电容也会“中暑”失效。
另外，机械应力也是导致钽电容失效的一个不容忽视的因素。
比如说在设备的安装或者运输过程中，如果受到了剧烈的振动或者冲击，钽电容内部的结构可能会受到损伤，从而引发失效。
电容失效分析（详解干货）
电容失效分析（详解干货）多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。
多层片状陶介电容器具体不良可分为:1、热击失效2、扭曲破裂失效3、原材失效三个大类（１）热击失效模式：热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。
当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫第二种是隐藏在内的微小裂缝第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。
第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。
第一种引起的破裂明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。
（２）扭曲破裂失效此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种：第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。
由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力或切断率，继而形成破裂点。
这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。
真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。
此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。
另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。
片式钽电容器介绍和使用注意事项
片式钽电容器介绍和使用注意事项•钽电容器产品介绍01•钽电容器常见失效模式和避免方法02•电容器选型注意事项03片式固体钽电容器的工艺流程钽粉压制 烧结 介质层形成被MnO 2/聚合物涂石墨和银浆装配塑封打标+测试+成型钽块2~10μm1200~2000℃引线 树脂外壳阳极 引线框架阴极介质层阳极MnO 2/聚合体Ta 2O 5 Tantalum阴极材料 介质层 阳极材料Ta 2O 5外装M nE x t e r i o r M n O 2内装Mn Interior MnO 2TaTa 电容器表面断面照片Ta 电容器模拟结构图银浆层表面MnO 2层Ta 电容器断面照片Ta 电容器的内部结构照片片式钽电容器使用材料阳极引线阴极引线 钽丝焊接处垫片银浆石墨导电银胶聚合物(MnO 2)/Ta 2O 5/Ta名称使用材料阳极钽粉和钽丝 介质 五氧化二钽 阴极 聚噻吩、二氧化锰对应电极碳、防潮物（硅基材料）、银浆 装配银胶引线框架 铁镍合金；表面镀锡铋的纯铜 包封材料热固型阻燃环氧树脂钽电容器参数指标——容量（电容量）电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容量；图例为二氧化锰B 壳6.3V100μF 的频率特征曲线0 20 40 60 80 100 120 20853641,5546,629 28,284 120,684 514,933容量C a p a c i t a n c e (μF )频率Frequency(Hz)频率特征曲线Capacitance vs. FrequencyCs(μF)-火炬 Cs(μF)-Afo=1/2πR CC=(ε0εr A)/d正极板(面积A)负极板(面积A) 介质层(介电常数εr ；厚度d)ε0：相对介电常数钽电容器参数指标——损耗（损耗角正切）电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板中、引线等导体中，以及在介质层的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。
钽电解电容器失效机理
由于微电子技术的不断革新，一般电源电路的两侧和个人电脑的中央处理器（CPU）等所使用的电容器都要求小型化，高容量，低阻抗等优良的电性能；钽电解电容器作为电解电容器中的一类，恰好具有以上特点，因此钽电解电容器广泛应用于通信、航天和军事工业、海底电览和高级电子装置、民用电器、电视机等多方面。
钽电解电容器的定义：钽电解电容器是一种用金属钽（Ｔa）作为阳极材料而制成的，按阳极结构的不同可分为箔式和钽粉烧结式两种，在钽粉烧结式钽电容中，又因工作电解质不同，分为固体电解质的钽电容和非固体电解质的钽电容。
其中，固体钽电解电容器用量大，如CA型、CA42型、CA45型等。
钽电解电容和铝电解电容相比有下述优点：1.体积小。
由于钽电容采用了颗粒很细的钽粉，而且钽氧化膜的介电常数ε比铝氧化膜的介电常数高17，因此钽电容的单位体积内的电容量大。
２.使用温度范围宽。
一般钽电解电容器都能在－55℃~125℃的温度下正常工作，而铝电解电容器最高只能在－55℃~105℃的温度下正常工作，并且在这个范围内工作，电性能远远不如钽电解。
3.寿命长、绝缘电阻高、漏电流小。
钽电解电容器中钽氧化膜介质不仅耐腐蚀，而且长时间工作能保持良好的性能。
４.阻抗频率特性好。
对频率特性不好的电容器，当工作频率高时电容量就大幅度下降，损耗（tgδ）也急剧上升。
但固体电解电容器可工作在50KHz以上。
钽电容随频率上升，也要出现容量下降现象，但下降幅度较小，有资料表明，工作在10kHz时钽电容容量下降不到20％，而铝电解电容容量下降达40％。
5.可靠性高。
钽氧化膜的化学性能稳定，又因钽阳极基体Ta2O5能耐强酸、强碱，所以它能使用固体或含酸的电阻率很低的液体电解质，这就使得钽电解电容器的损耗要比铝电解电容小，而且温度稳定性良好。
钽电解电容和陶瓷电容相比有下述优点：1、稳定特性。
对电容器施加的直流偏置电压增加或温度上升时会导致容量下降，容量的下降会导致放大器的功能和稳定性变差，但是钽电解电容器随直流偏置电压的增加，容量下降的速度要比陶瓷电容器的容量下降的速度慢很多。
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片式固体电解质钽固定电容器常见的失效方式
1、过压失效
钽电容器使用在电路中时，在正常的工作电压以外，还要受到浪涌电压和电流的冲击。
因此，工作时时实际加在产品上的电压=浪涌电压+工作电压+交流纹波电压。
由于使用电路中的阻抗不一样，因此，当电路阻抗较低时，实际的浪涌电压在瞬间可以达到1.5-2.5倍的稳态工作电压。
因此，使用在低阻抗电路中时，考虑到开关瞬间的浪涌冲击电压会远超过产品容许承受的电压冲击，因此稳态的工作电压不能超过额定值的1/3。
否则，产品就非常容易出现瞬间的过压而击穿。
因此，在电路设计时必须为不断产生的浪涌留出电压余量。
在具体使用时，由于电路产生的热量积聚，产品工作时环境温度有可能达到50度以上，因此实际使用电压必须考虑到温度升高会导致产品的漏电流增加的问题。
因此实际使用电压应该更低。
在不同温度下产品应该使用的工作电压和失效率关系如下；
由于钽电容器漏电流随温度的增加而增加。
工作在温度较高时，最大工作电压Vmax必须降额，合适的降额幅度可以从下面的公式中求得：
式1：
Vmax=( 1-(T-85)/125)×VR
这里：T 是要求的工作温度
值得注意的是上述公式只适用于高阻抗电路。
同时上述公式并没有考虑交流分量和浪涌的影响，因此当使用温度较高时，必须使用更大的降额电压才电阻能稳定可靠地工作
如果只强调温度和电压，固体钽电容器的现场故障率可以从下面的表达式中计
算出来：
λ=λ0(V/V0)3×2(T-T0)/10
这里：
λ：实际工作条件下的故障率。
T：温度
V：实际使用电压
λ0：额定负载下的故障率。
(1% /1000h)
T0：温度
V0：额定电压
测试条件：
温度：85 ℃
电压：额定电压
Rs：3Ω[要求的线路保护电阻]
不同的使用电压和不同的工作温度与产品的额定电压会导致出现不同的寿命，其计算方法如下；
相同规格产品高温时使用电压不同时产生的漏电流不同，其产品失效率MTBF[式中的F]的计算见下式3：
式中：
F U：工作电压和额定电压的修正系数=U1/U R（U1为实际工作电压）
F T：工作温度的修正系数=T1/T2（T1实际工作温度，T2为容许的最大工作温度85℃）
F R：电路总电阻
F B：基本的失效率（钽电容器的基本失效率是1%/1000小时）
F的单位小时
从上式中可看出，如果一个产品的工作温度较低，使用的电压也较低，那么它的失效率就非常低。
从侧面同时也证明如果一只钽电容器的漏电流较小就相当于产品的降额幅度更大，相当与这只产品的实验电压低或使用温度低。
如果一只产品的高温漏电流较小，其可靠性更高。
2 、浪涌失效
当钽电容器使用到开关电源电路中时，由于电路电阻很低，因此，电路中在开关的瞬间会产生1.5-2.5倍的瞬间浪涌电压和浪涌电流。
而不同规格产品的ESR值一定，因此不同规格产品能够耐受的电流如下式；
I=U R/（1+ESR）
式中：U R为产品的额定电压
在产品的ESR一定时，如果浪涌电流过高，产品也会因迅速的发热而导致击穿失效。
因此，使用在此电路中时，稳态的工作电压不能大于1/3额定电压。
同时还必须在电路设计时保证产生的直流浪涌值不大于产品容许的浪涌值。
如果不遵守此基本原则，产品就会失效。
3、反向击穿
钽电容器是典型的极性元件，由于其介质层特殊的物理结构，它基本不能承受反向电压。
当被施加反向电压，反向电流会破坏Ta2O5介质氧化薄膜，钽电容器漏电流变大会在使用过程中不断恶化，导致产品短路失效，该故障无法通过钽电容器的“自愈”功能恢复正常。
这里引用的反向电压值是指在任何时候出现在电容器上的最大反向电压。
这些
极限建立在假定电容器在其工作期间的极大多数时间内极性正确的基础上。
只是在短时间内极性反，例如出现在开关的瞬间外加波形的较小的部分。
连续工作在反向电压下会导致漏电流大幅度增加甚至击穿。
在有连续反向电压出现的场合，可以两个一样的电容器背靠背阴极连接在一起组成一个无极性电容器。
在绝大多数情况下，这种组合是原来单个电容器容量的一半。
在孤立脉冲或最初几个周期情况下，电容量可能接近正常值。
设计的容许承受的额定反向电压要考虑到异常的情况，例如电压波形发生偏移变成不正确的电压方向。
正常情况下，可以瞬间加到电容器上的反向电压峰值不应该超过：
在25℃时，额定直流工作电压的10%，最大为1V。
在85℃时，额定直流工作电压的3%，最大为0.5V。
在125℃时，额定直流工作电压的1%，最大为0.1V。
因此，如果电路中的反向电压较大，会导致快速的DCL增加而失效。
值得提醒的是，当产品使用到开关电源滤波电路中时，开关的瞬间除了较高的直流浪涌电压，电路中的交流波幅会瞬间达到稳态的直流工作电压的1/2--2/3。
这非常危险。
在通电的瞬间，两极板表面极性相反的电荷分布在极化完成后才能使定向电流呈阻隔性，才能开始储能并正常工作。
在开始极化的前期[500毫秒以内]，电容器实际上呈通路状态，随电荷极化完成后的均匀分布，产品的阻直通交特性才开始呈现。
由于产品本身固有的电阻值较大，一般在0.02-5Ω范围，因此当遇到极短时间的大电流[浪涌电流呈此特点]冲击时，固有的电阻会迅速发热，这些热量会阻止极板间电荷的极化速度，并使极化的完成效率大为下降。
当电流过大时，会导致极化失败，从而出现击穿现象。
影响极化速度的另一个原因是产品本身的串连电阻，当等效串联电阻较大时，瞬间产生的热量也较多，因此产品更容易出现击穿。
这个在极短时
间产生的很大的浪涌电场[几十微秒]下，交流成分产生的热量并不随极板两边电荷的极化速度而改变，它产生的能量密度由于浪涌产生的时间非常短而非常大[能量密度与浪涌产生时间成反比]，如此在极短时间内集中的能量由电阻转化后产生的热量对产品内部的热冲击也是毁灭性的，因此根据产品本身的阻抗值的大小必须限定产品在使用时的浪涌电流极限和使用电压极限及交流分量的幅值高低。
否则产品不光可靠性无从谈起，正常的工作都不能保证。
失效就会成为必然。
4、纹波电压、纹波电流
电路中纹波电压/电流经过钽电容器产生功率损耗，使钽电容器自身温度升高，持续通电后当产生的热量足够大时，就能够把五氧化二钽绝缘层烧毁，并进一步使漏电流增大，形成恶性循环，最终造成电容器击穿失效。
5、热冲击
热应力会导致钽电容器内部介质层出现损伤并在通电后出现故障。
由于钽电容器内部各介质层以及环氧树脂外壳的膨胀系数不同，在高温环境下内部各介质层会因膨胀系数差异而出现机械应力冲击，这一应力冲击会导致钽电容器内部介质层出现损伤并在使用之后出现短路/过热的故障。
为降低热冲击对介质层造成的损伤，焊接前需要在160±15℃处预热(60–120)s，同时要严格控制最高焊接温度和焊接时间，从而降低由于膨胀系数差异而带来的机械应力冲击。
6、Ta2O5介质氧化膜缺陷
钽芯通过高温烧结（1300℃～2000℃），使金属钽粉颗粒之间、金属钽丝与钽粉颗粒之间充分结合在一起，钽粉颗粒之间形成烧结颈，钽芯内部形成蜂窝状结构。
烧结后的钽芯在无机酸和外加电场的作用下，在金属钽粉颗粒表面形成一
层绝缘层，其物质是五氧化二钽。
五氧化二钽是一种绝缘材料，其厚度大小决定了电容器的耐压性能。
电容器通电瞬间、极化完成前，电容器内部实际上变成一个电阻网络，通过电容器的电流将会比较大。
如果Ta2O5介质氧化膜表面存在各种微小的疵点、空洞以及隙缝之类的缺陷，当电路中存在大的浪涌电流时，电应力集中，电流密度大，使疵点周围的氧化膜“晶化”，扩大了疵点面积，介质质量进一步恶化，绝缘电阻下降，漏电流增加，形成恶性循环，最终造成电容器击穿失效。