[導(dǎo)讀]本文來源于硬件十萬個為什么要對電容器進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖Х治?，有必要全面了解電容器的結(jié)構(gòu)。電容器因其使用的材料及其結(jié)構(gòu)不同分為不同的類型：鉭電容器、陶瓷電容器、鋁電容器等（見表1）。每種電容器因其提供獨(dú)有的特性而具有特殊的應(yīng)用。如同三明治一樣，簡單的電容器是把一個絕緣體材料夾在兩個導(dǎo)體...
本文來源于硬件十萬個為什么要對電容器進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖Х治觯斜匾媪私怆娙萜鞯慕Y(jié)構(gòu)。電容器因其使用的材料及其結(jié)構(gòu)不同分為不同的類型：鉭電容器、陶瓷電容器、鋁電容器等（見表1）。每種電容器因其提供獨(dú)有的特性而具有特殊的應(yīng)用。如同三明治一樣，簡單的電容器是把一個絕緣體材料夾在兩個導(dǎo)體之間，通過導(dǎo)體施加偏置電壓。電容器容量（C）由如下等式給出，其中e,A和t分別表示介電常數(shù)，表面積以及厚度。C = eA/t ??????????????????? (等式1)
表1?? 不同類型的電容器
電子設(shè)備的小型化要求在更小的容積下提供更高的容量。在小容積下獲得高容量的一種方式是增加等式1中的“A”表面積。不同類型電容器獲得的方式是不同的。比如鉭電容器，可通過使用多孔鉭陽極來獲得（高比表面積），通常陽極塊是由鉭粉連同鉭絲一起壓制并燒結(jié)后制成的。然后用電化學(xué)的方式在高比表面積多孔鉭陽極塊上生成無定形Ta2O5電介質(zhì)。一般Ta2O5電介質(zhì)層只有幾十個納米厚。然后使用陰極材料浸漬多孔陽極塊（MnO2 或是導(dǎo)電層），在小的容積中生成高容量（見圖1）。一般固體鉭電容器使用在100V以下，其中多數(shù)情況下是使用在50V以下。濕式鉭電容器（陰極是液體）工作電壓可以高一些，可以達(dá)到幾百伏。
? (a)鉭電容器結(jié)構(gòu)示意圖
(b)所示的是鉭陽極塊內(nèi)部的鉭/電介質(zhì)/MnO2陰極(c)所示的是陽極塊內(nèi)部的鉭/電介質(zhì)/導(dǎo)電聚合物陰極對于陶瓷和薄膜電容器來說，其電介質(zhì)層和電極材料是分別交互堆積的，這種交互堆積的電極可以避免極性相對的電極接觸。圖2所示的是陶瓷電容器的典型結(jié)構(gòu)。幾十到上百（陶瓷電容器中）甚至上千（薄膜電容器）電極層堆積起來，已獲得需要的容量。圖2?? 陶瓷電容器的典型結(jié)構(gòu)因?yàn)椴煌愋碗娙萜鞯牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)有明顯的差異（見表1，圖1和圖2），所以引起電容器失效的原因也有所不同。因此，每一種條件都需有特定的失效分析方法。需要注意的是失效電容器的失效分析是一種全面的因果分析，包括對電路和應(yīng)用條件的分析。本文所論述的是片式鉭電容器的失效分析概述。鉭電容器的電失效模式可以分成三種類型：高漏電流/短路、高等效串聯(lián)電阻以及開路/低容量，多數(shù)的失效集中在高漏電流/短路上。每一種失效模式都有其自身可能的原因，因此失效分析方法要由失效類型來確定，這在下面會討論。在討論破壞性分析之前，有必要在不進(jìn)一步損壞破壞電容器的條件下盡可能多的獲取有關(guān)鉭電容器的物理和電性能的數(shù)據(jù)。接觸到與電容器有關(guān)的背景信息和使用條件，例如電路板的貼裝、貯存、使用參數(shù)、環(huán)境條件、無故障工作時間等等，要盡可能多的收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，因?yàn)閱我粩?shù)據(jù)是不能確定出電容器失效的根本原因。圖3所列的是片式鉭電容器最常見的失效原因（分為使用過程和生產(chǎn)過程兩部分），這將有助于對鉭電容器進(jìn)行失效分析。值得注意的是，由使用條件或是生產(chǎn)異常所引起的電容器失效是非常相似的。圖3?? 引起鉭電容器失效的常見原因（a）高漏電流/短路 （b）高ESR非破壞性分析由于對失效定義的解釋是變化的，因此失效分析人員了解電容器失效的類型就變得很重要。在所有的情況中，電容器的驗(yàn)貨檢驗(yàn)是可以和其產(chǎn)品規(guī)范相比較的。此外，無損檢驗(yàn)技術(shù)的結(jié)果將有助于確定一條能查明導(dǎo)致電容器失效根本原因的途徑。理論上講，失效電容器最初應(yīng)該能在電路板上進(jìn)行檢查。這要證實(shí)電容器的安裝極性是正確的。如果在沒有任何外部應(yīng)力存在的情況下，電容器的檢查（電路板狀態(tài)）及其環(huán)境應(yīng)有利于識別。焊接點(diǎn)的分析應(yīng)盡可能的識別出手工返工的狀態(tài)。其次，電容器的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)可檢查。電容器的外部檢查一般使用立體顯微鏡進(jìn)行控制，立體顯微鏡能顯示出諸如模塑環(huán)氧的裂縫、褪色、熱/機(jī)械損傷、返工等缺陷。外部缺陷的確定是鉭電容器失效的原因之一，但是失效的結(jié)果并不關(guān)鍵，因?yàn)樗锌赡軐⒏驹蚍治鲥e誤。X光檢測可以檢查電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其任何異常狀態(tài)（陽極未對準(zhǔn)，弱正極或是負(fù)極接觸等）。隨著X光分辨率的改善和計算機(jī)運(yùn)行速度加快，X光斷層照相術(shù)正成為分析電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種有益的工具。??物理檢查和X光檢查之后，對驗(yàn)貨狀態(tài)的電容器電性參數(shù)也要進(jìn)行記錄。當(dāng)然這要以不進(jìn)一步損傷電容器的方式進(jìn)行。毋容置疑，電容器必須要與電路進(jìn)行電隔離。所有的鉭電容器制造商都會將其生產(chǎn)的電容器以特有的方式進(jìn)行標(biāo)識，一般會提供出制造商名稱、容量、額定電壓、日期/批次代碼以及極性。這樣做的一個重要原因是確保失效的電容器不是假冒好品。對于電容器電性，所要做的第一件事情就是檢查鉭電容器的直流電阻，一般使用萬用表檢查。這樣做是要使有效電流維持在很低的水平下。小于∞的直流電流表明電容器具有高電流或是處于短路狀態(tài)。接著，在適當(dāng)頻率下使用LCR測試儀在0.5或是1Vrms條件檢測容量、損耗因子（DF）以及ESR。需要注意的是短路電容器的容量、DF和ESR是不滿足規(guī)范要求的。由于電容器具有“自愈”功能，因此測試漏電流必須要十分小心。MnO2鉭電容器和聚合物鉭電容器的自愈機(jī)理是有差別的。高漏電流/短路失效如果電容器具有小于∞的DCR，說明在電容器的正負(fù)極之間存在導(dǎo)電路徑。假設(shè)電容器與電路之間被隔離，要么是泄漏通道通過鉭陽極塊（電介質(zhì)層已經(jīng)被損壞），要么旁路鉭陽極塊，在正負(fù)極之間形成了導(dǎo)電路徑。應(yīng)該檢查電容器，以確保在外部不存在電路橋。正如圖3中所示，可能還有一些引起導(dǎo)電路徑的原因，這可以大體分為使用或是生產(chǎn)兩種方式。在進(jìn)行任何破壞性分析之前了解電容器內(nèi)部的失效點(diǎn)位置是非常有益的，特別是對大殼號和多陽極鉭電容器來說。圖4所示的是高漏電流電容器的熱成像圖，其中電容器耐受了額定電壓，并在短時間內(nèi)施加了非常少量的電流。在失效點(diǎn)局部的內(nèi)熱會引起局部溫度的輕微提升，這可以通過熱成像系統(tǒng)記錄下來。熱成像和X光分析結(jié)合使用可以精確的確定出失效部位。這種方法增加失效分析成功幾率，并可縮短失效分析的時間。然后橫切電容器直到失效點(diǎn)，陽極和電極的任何異常都能分析到。如果電容器不存在外形異常，其DCR一般在幾百千歐到幾百兆歐這樣的范圍內(nèi)，不會觀察到熱量點(diǎn)，為確保產(chǎn)品真的具有高漏電流，應(yīng)該額定電壓下測量該值。圖4?? 鉭電容器的熱成像所顯示的失效位置的高溫點(diǎn)基于這種失效模式，要檢查鉭陽極的完整性和電介質(zhì)的質(zhì)量，就要使用化學(xué)的方法對鉭電容器進(jìn)行剝離。一般要實(shí)現(xiàn)比較致密的鉭電介質(zhì)，可使用電化學(xué)的方法，在兩到三倍電容器額定電壓條件下生成。電介質(zhì)中的瑕疵，例如如圖5所示的結(jié)晶氧化物，可以通過剝離電極層的方式進(jìn)行檢查。結(jié)晶氧化物疵點(diǎn)削弱了無定形電介質(zhì)，從而提供出一個導(dǎo)電通道。少量存在的疵點(diǎn)可通過鉭電容器的自愈機(jī)理將其隔離。與此相同的是，結(jié)晶氧化物在高壓電容器（一般是35V或者更高）中更加顯著，大量疵點(diǎn)的出現(xiàn)引起電容器出現(xiàn)問題。過去的幾年中，已經(jīng)開發(fā)出一些方法來減小或是消除結(jié)晶氧化物的生長。圖5? 鉭陽極塊上的結(jié)晶點(diǎn)像其他電子元件一樣，鉭電容器也會因使用條件而出現(xiàn)失效（圖3a）。作為一種極性元件，鉭電容器能在短暫時間內(nèi)耐受少量的反向偏置電壓；但是，不允許電容器承受反極性連接。如果遭受反向偏置電壓，電容器會變得不可靠，但是某種情況下，有可能取一些相同電路上的類似電容器做反向拐點(diǎn)電壓測試。如果電容器是屬于那種已經(jīng)遭受過反向偏置電壓的電容器，這種測試會有助于驗(yàn)證效果。電路穩(wěn)定性也是一個重要因素。高浪涌電流和高浪涌電壓也會損傷電介質(zhì)，引起失效。不正確的使用條件和有問題的電介質(zhì)最終導(dǎo)致的結(jié)果就是出現(xiàn)局部高溫。確保在特定應(yīng)用中使用恰當(dāng)?shù)碾娙萜魇橇硗庖粋€要考慮的問題?？偟膩碚f，表面貼裝鉭電容器不是密封，因此吸收水分?；亓骱高^程中電容器中明顯存在的潮氣會在電容器內(nèi)部產(chǎn)生大量的蒸汽，某種情況下，這會導(dǎo)致模塑環(huán)氧料破裂，將有更多的潮氣滲入到內(nèi)部。在貯存或是使用過程中進(jìn)一步的高濕和高溫的暴露過程也能導(dǎo)致電容器內(nèi)部導(dǎo)電物質(zhì)化學(xué)/電化學(xué)遷移，最終出現(xiàn)漏電通路。高ESR失效引起高ESR值的原因主要可以分成兩類：連接不良或是材料電阻率的增加（圖3b）。再一個，在進(jìn)行破壞性分析之前，必須要在適當(dāng)?shù)念l率下測量ESR值高低的狀態(tài)，更重要的是，必須要確保測試探針和電容器端子之間保持正確的連接。焊接點(diǎn)上存在的保形涂料或助焊劑、不合適的焊料/粘接、端子/焊接點(diǎn)的氧化、不合適的探針等等可能造成ESR值比實(shí)際的要高。電容器在拾放、貼裝、回流焊和使用期間會暴露在機(jī)械/熱機(jī)械應(yīng)力下，這種應(yīng)力會影響到電容器的ESR。這些類型的應(yīng)力能連累到外部或是內(nèi)部的連接，導(dǎo)致高ESR。一般使用在鉭電容器中的材料，其熱膨脹系數(shù)大不一致，當(dāng)暴露在一個相當(dāng)長的高溫期間時，能產(chǎn)生機(jī)械熱應(yīng)力，導(dǎo)致ESR值出現(xiàn)問題。當(dāng)電容器暴露在一個相對高溫高濕的環(huán)境中時，會出現(xiàn)外部引線氧化，引起高ESR值。由于鉭電容器不是完全的密封，在高溫高濕的條件下，水分能滲入到電容器內(nèi)部，導(dǎo)致引線端子氧化，電極層出現(xiàn)破裂/分層。從鉭電容器的生產(chǎn)角度看，多數(shù)ESR問題是從陰極層產(chǎn)生的，包括陰極層分層、陰極層過厚、陰極層缺失的等等。ESR問題很少和正極連接問題有聯(lián)系，一般是由于鉭絲與正極引線框架出現(xiàn)虛連接而引起的。全面的X光分析能暴露一些內(nèi)部連接的問題。剖面電容器的光學(xué)或是掃描電鏡分析將更有助于確定其根本原因。剖面電容器也能用微探針分析，確定到底哪一層對電容器的高ESR值影響最大。這個過程必須要非常細(xì)致地做，因?yàn)橄衿是屑夹g(shù)這樣的破壞性分析技術(shù)能引起樣品制備瑕疵。低容量/開路正常條件下鉭電容器的容量不會出現(xiàn)明顯的改變，這種失效模式并不常見。一般，在顧客入廠檢查下明顯的低容量一般是由電容器有毛病或是貼錯標(biāo)簽引起的。使用中電容器的電容量是由電容器短路引起的。某種程度電容器暴露在高溫和高濕條件下容量會增加，反之，烘干能減小容量。如果鉭電容器處于短路，容量會視為開路。開路失效也可能由正極框架和鉭絲連接的損傷或是不連續(xù)引起的。X光圖像將有助于檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時剖面分析可有助于識別原因。
預(yù)防片狀鉭電容失效的措施1、降額：一般情況下，二氧化錳鉭電容需要耐壓降額50%以上使用。
2、并聯(lián)得到大的容值：不要選擇太大容值的鉭電容，可以通過幾個較小的容值鉭電容進(jìn)行并聯(lián)。
3、反向電壓限制：不允許反向電壓。萬用表測量時也要分清電極，避免反向電壓。
4、電源電路中選擇緩啟動，避免上電浪涌電流。5、遠(yuǎn)離熱源
6、紋波電流降額使用。
本文整理自：1、百度文庫《鉭電容器失效分析概述》上傳者：海燕傳遞之聲的店2、電子工業(yè)專用設(shè)備《片狀鉭電容失效分析》作者：劉家欣、肖大雄、徐征
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表1?? 不同類型的電容器
| 類型 | 電介質(zhì) | 陽極/陰極 | 結(jié)構(gòu) | 有無極性 |
| 鉭電容器 | 五氧化二鉭 | 鉭/MnO2鉭/導(dǎo)電聚合物鉭/液體電解質(zhì) | 具有高比表面積的多孔鉭陽極 | 有 |
| 鋁電容器 | 氧化鋁 | 鋁/導(dǎo)電聚合物鋁/液體電解質(zhì) | 具有高比表面積的蝕刻鋁箔膜 | 有 |
| 陶瓷電容器 | BaTiO3/ ZrTiO3等 | 賤金屬電極（BME）如銅、鎳貴金屬電極（PME）如銀、鈀 | 具有高比表面積的分層結(jié)構(gòu) | 無 |
| 薄膜電容器 | 金屬，如鋅、鋁等 | 具有高比表面積的分層結(jié)構(gòu) | 無 |
電子設(shè)備的小型化要求在更小的容積下提供更高的容量。在小容積下獲得高容量的一種方式是增加等式1中的“A”表面積。不同類型電容器獲得的方式是不同的。比如鉭電容器，可通過使用多孔鉭陽極來獲得（高比表面積），通常陽極塊是由鉭粉連同鉭絲一起壓制并燒結(jié)后制成的。然后用電化學(xué)的方式在高比表面積多孔鉭陽極塊上生成無定形Ta2O5電介質(zhì)。一般Ta2O5電介質(zhì)層只有幾十個納米厚。然后使用陰極材料浸漬多孔陽極塊（MnO2 或是導(dǎo)電層），在小的容積中生成高容量（見圖1）。一般固體鉭電容器使用在100V以下，其中多數(shù)情況下是使用在50V以下。濕式鉭電容器（陰極是液體）工作電壓可以高一些，可以達(dá)到幾百伏。
? (a)鉭電容器結(jié)構(gòu)示意圖
(b)所示的是鉭陽極塊內(nèi)部的鉭/電介質(zhì)/MnO2陰極(c)所示的是陽極塊內(nèi)部的鉭/電介質(zhì)/導(dǎo)電聚合物陰極對于陶瓷和薄膜電容器來說，其電介質(zhì)層和電極材料是分別交互堆積的，這種交互堆積的電極可以避免極性相對的電極接觸。圖2所示的是陶瓷電容器的典型結(jié)構(gòu)。幾十到上百（陶瓷電容器中）甚至上千（薄膜電容器）電極層堆積起來，已獲得需要的容量。圖2?? 陶瓷電容器的典型結(jié)構(gòu)因?yàn)椴煌愋碗娙萜鞯牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)有明顯的差異（見表1，圖1和圖2），所以引起電容器失效的原因也有所不同。因此，每一種條件都需有特定的失效分析方法。需要注意的是失效電容器的失效分析是一種全面的因果分析，包括對電路和應(yīng)用條件的分析。本文所論述的是片式鉭電容器的失效分析概述。鉭電容器的電失效模式可以分成三種類型：高漏電流/短路、高等效串聯(lián)電阻以及開路/低容量，多數(shù)的失效集中在高漏電流/短路上。每一種失效模式都有其自身可能的原因，因此失效分析方法要由失效類型來確定，這在下面會討論。在討論破壞性分析之前，有必要在不進(jìn)一步損壞破壞電容器的條件下盡可能多的獲取有關(guān)鉭電容器的物理和電性能的數(shù)據(jù)。接觸到與電容器有關(guān)的背景信息和使用條件，例如電路板的貼裝、貯存、使用參數(shù)、環(huán)境條件、無故障工作時間等等，要盡可能多的收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，因?yàn)閱我粩?shù)據(jù)是不能確定出電容器失效的根本原因。圖3所列的是片式鉭電容器最常見的失效原因（分為使用過程和生產(chǎn)過程兩部分），這將有助于對鉭電容器進(jìn)行失效分析。值得注意的是，由使用條件或是生產(chǎn)異常所引起的電容器失效是非常相似的。圖3?? 引起鉭電容器失效的常見原因（a）高漏電流/短路 （b）高ESR非破壞性分析由于對失效定義的解釋是變化的，因此失效分析人員了解電容器失效的類型就變得很重要。在所有的情況中，電容器的驗(yàn)貨檢驗(yàn)是可以和其產(chǎn)品規(guī)范相比較的。此外，無損檢驗(yàn)技術(shù)的結(jié)果將有助于確定一條能查明導(dǎo)致電容器失效根本原因的途徑。理論上講，失效電容器最初應(yīng)該能在電路板上進(jìn)行檢查。這要證實(shí)電容器的安裝極性是正確的。如果在沒有任何外部應(yīng)力存在的情況下，電容器的檢查（電路板狀態(tài)）及其環(huán)境應(yīng)有利于識別。焊接點(diǎn)的分析應(yīng)盡可能的識別出手工返工的狀態(tài)。其次，電容器的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)可檢查。電容器的外部檢查一般使用立體顯微鏡進(jìn)行控制，立體顯微鏡能顯示出諸如模塑環(huán)氧的裂縫、褪色、熱/機(jī)械損傷、返工等缺陷。外部缺陷的確定是鉭電容器失效的原因之一，但是失效的結(jié)果并不關(guān)鍵，因?yàn)樗锌赡軐⒏驹蚍治鲥e誤。X光檢測可以檢查電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其任何異常狀態(tài)（陽極未對準(zhǔn)，弱正極或是負(fù)極接觸等）。隨著X光分辨率的改善和計算機(jī)運(yùn)行速度加快，X光斷層照相術(shù)正成為分析電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種有益的工具。??物理檢查和X光檢查之后，對驗(yàn)貨狀態(tài)的電容器電性參數(shù)也要進(jìn)行記錄。當(dāng)然這要以不進(jìn)一步損傷電容器的方式進(jìn)行。毋容置疑，電容器必須要與電路進(jìn)行電隔離。所有的鉭電容器制造商都會將其生產(chǎn)的電容器以特有的方式進(jìn)行標(biāo)識，一般會提供出制造商名稱、容量、額定電壓、日期/批次代碼以及極性。這樣做的一個重要原因是確保失效的電容器不是假冒好品。對于電容器電性，所要做的第一件事情就是檢查鉭電容器的直流電阻，一般使用萬用表檢查。這樣做是要使有效電流維持在很低的水平下。小于∞的直流電流表明電容器具有高電流或是處于短路狀態(tài)。接著，在適當(dāng)頻率下使用LCR測試儀在0.5或是1Vrms條件檢測容量、損耗因子（DF）以及ESR。需要注意的是短路電容器的容量、DF和ESR是不滿足規(guī)范要求的。由于電容器具有“自愈”功能，因此測試漏電流必須要十分小心。MnO2鉭電容器和聚合物鉭電容器的自愈機(jī)理是有差別的。高漏電流/短路失效如果電容器具有小于∞的DCR，說明在電容器的正負(fù)極之間存在導(dǎo)電路徑。假設(shè)電容器與電路之間被隔離，要么是泄漏通道通過鉭陽極塊（電介質(zhì)層已經(jīng)被損壞），要么旁路鉭陽極塊，在正負(fù)極之間形成了導(dǎo)電路徑。應(yīng)該檢查電容器，以確保在外部不存在電路橋。正如圖3中所示，可能還有一些引起導(dǎo)電路徑的原因，這可以大體分為使用或是生產(chǎn)兩種方式。在進(jìn)行任何破壞性分析之前了解電容器內(nèi)部的失效點(diǎn)位置是非常有益的，特別是對大殼號和多陽極鉭電容器來說。圖4所示的是高漏電流電容器的熱成像圖，其中電容器耐受了額定電壓，并在短時間內(nèi)施加了非常少量的電流。在失效點(diǎn)局部的內(nèi)熱會引起局部溫度的輕微提升，這可以通過熱成像系統(tǒng)記錄下來。熱成像和X光分析結(jié)合使用可以精確的確定出失效部位。這種方法增加失效分析成功幾率，并可縮短失效分析的時間。然后橫切電容器直到失效點(diǎn)，陽極和電極的任何異常都能分析到。如果電容器不存在外形異常，其DCR一般在幾百千歐到幾百兆歐這樣的范圍內(nèi)，不會觀察到熱量點(diǎn)，為確保產(chǎn)品真的具有高漏電流，應(yīng)該額定電壓下測量該值。圖4?? 鉭電容器的熱成像所顯示的失效位置的高溫點(diǎn)基于這種失效模式，要檢查鉭陽極的完整性和電介質(zhì)的質(zhì)量，就要使用化學(xué)的方法對鉭電容器進(jìn)行剝離。一般要實(shí)現(xiàn)比較致密的鉭電介質(zhì)，可使用電化學(xué)的方法，在兩到三倍電容器額定電壓條件下生成。電介質(zhì)中的瑕疵，例如如圖5所示的結(jié)晶氧化物，可以通過剝離電極層的方式進(jìn)行檢查。結(jié)晶氧化物疵點(diǎn)削弱了無定形電介質(zhì)，從而提供出一個導(dǎo)電通道。少量存在的疵點(diǎn)可通過鉭電容器的自愈機(jī)理將其隔離。與此相同的是，結(jié)晶氧化物在高壓電容器（一般是35V或者更高）中更加顯著，大量疵點(diǎn)的出現(xiàn)引起電容器出現(xiàn)問題。過去的幾年中，已經(jīng)開發(fā)出一些方法來減小或是消除結(jié)晶氧化物的生長。圖5? 鉭陽極塊上的結(jié)晶點(diǎn)像其他電子元件一樣，鉭電容器也會因使用條件而出現(xiàn)失效（圖3a）。作為一種極性元件，鉭電容器能在短暫時間內(nèi)耐受少量的反向偏置電壓；但是，不允許電容器承受反極性連接。如果遭受反向偏置電壓，電容器會變得不可靠，但是某種情況下，有可能取一些相同電路上的類似電容器做反向拐點(diǎn)電壓測試。如果電容器是屬于那種已經(jīng)遭受過反向偏置電壓的電容器，這種測試會有助于驗(yàn)證效果。電路穩(wěn)定性也是一個重要因素。高浪涌電流和高浪涌電壓也會損傷電介質(zhì)，引起失效。不正確的使用條件和有問題的電介質(zhì)最終導(dǎo)致的結(jié)果就是出現(xiàn)局部高溫。確保在特定應(yīng)用中使用恰當(dāng)?shù)碾娙萜魇橇硗庖粋€要考慮的問題?？偟膩碚f，表面貼裝鉭電容器不是密封，因此吸收水分?；亓骱高^程中電容器中明顯存在的潮氣會在電容器內(nèi)部產(chǎn)生大量的蒸汽，某種情況下，這會導(dǎo)致模塑環(huán)氧料破裂，將有更多的潮氣滲入到內(nèi)部。在貯存或是使用過程中進(jìn)一步的高濕和高溫的暴露過程也能導(dǎo)致電容器內(nèi)部導(dǎo)電物質(zhì)化學(xué)/電化學(xué)遷移，最終出現(xiàn)漏電通路。高ESR失效引起高ESR值的原因主要可以分成兩類：連接不良或是材料電阻率的增加（圖3b）。再一個，在進(jìn)行破壞性分析之前，必須要在適當(dāng)?shù)念l率下測量ESR值高低的狀態(tài)，更重要的是，必須要確保測試探針和電容器端子之間保持正確的連接。焊接點(diǎn)上存在的保形涂料或助焊劑、不合適的焊料/粘接、端子/焊接點(diǎn)的氧化、不合適的探針等等可能造成ESR值比實(shí)際的要高。電容器在拾放、貼裝、回流焊和使用期間會暴露在機(jī)械/熱機(jī)械應(yīng)力下，這種應(yīng)力會影響到電容器的ESR。這些類型的應(yīng)力能連累到外部或是內(nèi)部的連接，導(dǎo)致高ESR。一般使用在鉭電容器中的材料，其熱膨脹系數(shù)大不一致，當(dāng)暴露在一個相當(dāng)長的高溫期間時，能產(chǎn)生機(jī)械熱應(yīng)力，導(dǎo)致ESR值出現(xiàn)問題。當(dāng)電容器暴露在一個相對高溫高濕的環(huán)境中時，會出現(xiàn)外部引線氧化，引起高ESR值。由于鉭電容器不是完全的密封，在高溫高濕的條件下，水分能滲入到電容器內(nèi)部，導(dǎo)致引線端子氧化，電極層出現(xiàn)破裂/分層。從鉭電容器的生產(chǎn)角度看，多數(shù)ESR問題是從陰極層產(chǎn)生的，包括陰極層分層、陰極層過厚、陰極層缺失的等等。ESR問題很少和正極連接問題有聯(lián)系，一般是由于鉭絲與正極引線框架出現(xiàn)虛連接而引起的。全面的X光分析能暴露一些內(nèi)部連接的問題。剖面電容器的光學(xué)或是掃描電鏡分析將更有助于確定其根本原因。剖面電容器也能用微探針分析，確定到底哪一層對電容器的高ESR值影響最大。這個過程必須要非常細(xì)致地做，因?yàn)橄衿是屑夹g(shù)這樣的破壞性分析技術(shù)能引起樣品制備瑕疵。低容量/開路正常條件下鉭電容器的容量不會出現(xiàn)明顯的改變，這種失效模式并不常見。一般，在顧客入廠檢查下明顯的低容量一般是由電容器有毛病或是貼錯標(biāo)簽引起的。使用中電容器的電容量是由電容器短路引起的。某種程度電容器暴露在高溫和高濕條件下容量會增加，反之，烘干能減小容量。如果鉭電容器處于短路，容量會視為開路。開路失效也可能由正極框架和鉭絲連接的損傷或是不連續(xù)引起的。X光圖像將有助于檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時剖面分析可有助于識別原因。
預(yù)防片狀鉭電容失效的措施1、降額：一般情況下，二氧化錳鉭電容需要耐壓降額50%以上使用。
2、并聯(lián)得到大的容值：不要選擇太大容值的鉭電容，可以通過幾個較小的容值鉭電容進(jìn)行并聯(lián)。
3、反向電壓限制：不允許反向電壓。萬用表測量時也要分清電極，避免反向電壓。
4、電源電路中選擇緩啟動，避免上電浪涌電流。5、遠(yuǎn)離熱源
6、紋波電流降額使用。
本文整理自：1、百度文庫《鉭電容器失效分析概述》上傳者：海燕傳遞之聲的店2、電子工業(yè)專用設(shè)備《片狀鉭電容失效分析》作者：劉家欣、肖大雄、徐征
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