•SEM
•SEM
二氧化锰层
Ag层
钽芯
•结论
在高温工作下，由于样品本身的缺陷（如氧化膜的缺陷、 二氧化锰层的缺陷、缺少石墨层等）引起样品发热严重，导 致样品击穿失效。
¾案例4：液钽密封不良失效
•样品概括
型号：40V/350μF ； 信息：在整机调试升温阶段发现样品有漏液的现象。
•外观检查
•开封
O型胶环
Mn2O3(MnO)
¾特点2：具有极性 “？”极性
¾特点3：氧化膜颜色
光程差 干涉色 膜厚度的函数
！不同的颜色代表不同的耐压值Fra bibliotek¾特点4：工作场强高
四、主要特点
¾特点5：额定电压不高（150V） 形成电压与额定电压比例系数比较大
¾特点6：容易导致漏电流“雪崩现象”
！GJB/Z 35 （元器件降额准则）规定：
正极
负极
正极钽丝与正极 管脚的连接部位
良品
•模拟试验：
电容正负极反接：正端接负，负端接“＋5V”，100h
I（uA）
500 400 300 200 100
0 0
t(时间)
20
40
60
80
100
¾结论
C29位置电容烧毁原因是电容器在PCB上极性接 反，在长期的反向电压工作下，引起电容的击穿 烧毁。
¾案例2：固钽阳极钽丝和阳极引出端焊接不良
工字型槽
• 结论
滚槽处O型胶环的破损和O型胶环内压边后缩或移 位导致电容器的密封不良，引起电容器漏液失效。
仅局部位置接触
轻微用力下压，会略微上翘，导 致接触不良
•结论
3#样品阳极钽丝和阳极引出片间焊接不良是导致其 失效的原因
¾案例3：固钽氧化膜晶化导致失效
•样品概括
型号：22μF/35V ； 只数：2只； 信息：位于电源模块输出负端，随电源模块做高温测试
时（85℃）出现失效。
•外观检查
裂 纹
•开封和金相切片
4）等效串联电阻
5）额定电压(6.3～50 V)
¾测试条件
1）电容量 ：f＝120Hz，Vrms=0.5V； 2）损耗:f＝120Hz，Vrms=0.5V； 3）漏电流：额定电压下，几分钟后读数； 4）等效串联电阻 ：f＝100kHz，Vrms=0.5V；
¾特点1：“自愈”
420℃～450℃
MnO2
象）
委托方描述的 规范要求值
4.7±10%
≤6％
<1.2μA
1）25V，5min末读数：参考标准：GJB 63A-91 有可靠性指 标的固体电解质钽电容器总规范 4.7.5 漏电流）。
2）委托方测试时读数时间约为1min左右。
•X-RAY观察分析
焊接位置较少
3#样品X-RAY形貌
•金相切片观察分析
样品编号
电容值（μF）
损耗值
漏电流值（μA）
测试条件：120Hz，交流有效值1V 测试条件：25V，5min
1#
4.85
0.0244
0.22 （委托方测试为1.82）
2#
5.07
0.0281
0.26（委托方测试>1mA）
多次测试漏电流表现为时有时无；测试容量和损耗时，轻触两
3#
个电极，电容值和损耗值正常（5.06uF，0.0311），稍微用力 夹两个电极，则容量值变为pF级，损耗不稳定（类似于开路现
电容量急剧下降和损耗角正切值显著增大。工 作电解液不断消耗而引起。
•银离子迁移
当电容器使用高纹波电压的电路中时，纹波电流 使外壳上的银离子向阳极钽块上迁移不断沉积。
¾案例1：固钽接反失效
•样品概况 型号：2.2μF/25V ； 只数：1只； 信息：板上的1只固体钽电解电容器在使用5年左
右的时间后突然烧毁。工作电压5V。
•样品概况 型号：25V/4.7uF 只数：3只 编号：1#～3# 信息：1）1#样品漏电流1.82μA（大于标准<1.2μA的
要求）； 2）2#样品漏电流大于1mA； 3）3#样品测试时：第一步测试容量值正常；第
二步测漏电流时，无漏电流；第三步再反过 来测电容值，电容值也测不出来
•外观检查
•电性能测试
化二钽膜
¾烧结型固体电解质片状钽电容器
¾烧结型固体电解质柱状树脂包封钽电容器
¾烧结型固体电解质金属壳钽电容器
¾烧结型固体电解质端帽式钽电容器
¾结构特征
¾烧结型液体钽电解电容器的结构示意图
¾主要参数
1）电容量 (0.1～220 uF )
2）损耗
3）漏电流：
ILC＝KCU（μA） 式中：C为标称电容量 （μF ）； U为额定工作电压（V）； K为漏电流常数，一般为0.001
在电路设计中应有不小于每伏3Ω的等效 串联阻抗。
¾特点7：钽芯为多孔状
¾液体和固体钽电解电容器的比较：
•最高额定电压不同： 液体：500V；固体：125V
•温度特性： 液体：不够好；固体：比较好
•漏电流： 液体最小，单位体积的比率电容量最大；
•液体密封难，承受反向电压的能力最差。
¾主要失效分析步骤：
9 固体钽电解电容器： 外观检查、X-RAY、电参数测试、金相切片、开封、SEM
9 液体钽电解电容器： 外观检查、X-RAY、电参数测试、开封、SEM
¾失效模式
•固体钽电解电容器其主要失效模式有： 瞬时短路、击穿、电参数不合格；
•液体钽电解电容器其主要失效模式有： 漏液、瞬时开路、电参数恶化和银离子迁移
钽电解电容器
主要内容： 一、概况 二、结构 三、主要参数和测试方法 四、主要特点 五、主要失效分析步骤 六、失效模式和失效机理 七、案例
¾钽电解电容器分类
按阳极结构： 钽粉烧结型、钽丝型、箔式卷绕型
按使用的电解质： 固体、液体
¾固体钽电解电容器
1956年美国贝尔实验室首先研制成功 工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧
•外观检查
管脚1
管脚2
IC“＋” 电源端
特征： 1）只有电容烧毁； 2）PCB板上没有正负 标志； 3）管脚1与IC“＋”电 源端相连。
•X-RAY观察分析
负极
电容器芯子 正极
正极钽丝与正极 管脚的连接部位
良品
•X-RAY观察分析
正极钽丝与正极 管脚的连接部位
管 脚 “ 2” 管 脚 “ 1”
失效品
•电参数不合格
1）工艺缺陷； 2）潮气；
¾液钽失效机理
•漏液
1）电容器的密封结构密封工艺不佳； 2）阳极钽丝表面粗糙或有很多沟槽； 3）负极镍引线焊接不当时,镍银合金熔核深深嵌入银
外壳而被硫酸电解液腐蚀等 ；
• 瞬时开路
当钽芯或电解液数量不足时，离心力可能使钽芯 与工作电解液瞬时脱离
• 电参数变化
¾固钽失效机理
•瞬时短路
数十微秒至数毫秒的瞬间漏电流从μA级上升到mA或A数 量级
1）Ta2O5膜存在疵点和缺陷 ，MnO2产生化学变化，很快修 复了阳极氧化膜；
2）振动、冲击、离心等动态环境条件下，阳极引出钽丝晃 动破坏了自身的氧化膜而与MnO2颗粒接触。
•击穿
1）本身缺陷； 2）接反； 3）高温、高压； 4）瞬间浪涌。