钽电容的失效模式和失效机理因其不同类型而有所差异，主要区分为二氧化锰钽电容（MnO₂钽电容）和高分子聚合物钽电容。以下是二者的详细对比：
1. 二氧化锰钽电容（MnO₂钽电容）失效模式：短路失效：由于内部钽和二氧化锰之间形成短路，通常是钽电容的主要失效模式。
在二氧化锰钽电容失效时，特别是当其发生短路时，失效模式可能非常剧烈，伴随着燃烧和爆炸风险。以下是这种失效场景的描述：
当二氧化锰钽电容在高温或高电流条件下承受过大应力时，电容内部的氧化钽介质层会局部击穿，造成剧烈的电流流经二氧化锰电解质层。由于二氧化锰电解质具有自愈特性，当局部击穿时，会导致温度急剧升高。此时，电容内的二氧化锰开始快速升温，并可能会发生分解反应，释放出高温气体。
随着内部温度进一步升高，电解质开始燃烧，电容壳体的压力剧增。最终，封装无法承受，电容外壳会瞬间破裂，释放出高温的火焰和飞散的金属碎片，伴随剧烈的火光与噼啪声，犹如一次小型爆炸。这种失效不仅会损毁周围的电路组件，还可能引发更大的火灾风险。
场景描述：电路板上，一颗二氧化锰钽电容在过压条件下运行。突然，电容内部发生短路，迅速升温。只见电容顶部开始冒出浓烟，紧接着，一道刺眼的火光闪过，伴随着剧烈的噼啪声。瞬间，电容外壳破裂，高温的金属碎片四散飞溅，火焰从电容顶部喷出，点燃了周围的电路元件。整个过程犹如一次小型爆炸，火光四溅，灼热的气流迅速充斥周围的环境。
这种场景在电容失效后极为危险，特别是在高密度电子设备中，可能导致大范围的元件损毁，甚至引发火灾。因此，针对二氧化锰钽电容的设计和使用需要特别注意电压、温度的限制，以及必要的防护措施以避免这种灾难性失效。
漏电流增加：电容中的氧化层受损或二氧化锰层退化，导致漏电流超标。
电容值衰减：长期高温或电压应力使氧化钽的介电性能退化，导致电容值下降。
失效机理：热失效：二氧化锰具有较高的自愈温度（通常在350°C以上），在高温或高电流冲击下，二氧化锰电解质可能因局部发热而引发热失效。
氧化层击穿：钽电容的核心是氧化钽层，长期使用或过压时，氧化层可能会局部击穿，导致电容失效。
湿气侵入：二氧化锰电容在潮湿环境中易受湿气侵害，氧化钽层的电气性能会因此恶化。
过电压：钽电容对电压的耐受能力有限，如果施加的电压超过了其额定电压，钽电容的绝缘层可能会被击穿。这会导致电流激增，产生大量的热量，从而引发电容爆炸。反向电压：钽电容通常是极性电容，需要正确连接正负极。如果连接反了，钽电容会在反向电压下工作，这会导致绝缘层劣化和热量积累，从而引发爆炸。过流：在高压、高温条件下，氧化钽层会出现热击穿，进而导致二氧化锰钽电容的永久失效。当通过钽电容的电流超过其设计值时，内部电阻会发热。这种热量可能会导致钽电容内部的氧化钽层和二氧化锰层之间的化学反应加剧，最终导致电容失效和爆炸。二氧化锰钽电容由于其失效模式为短路，故在失效时风险较大。2. 高分子聚合物钽电容失效模式：开路失效：聚合物电容一般不会发生短路失效，而是会发生电极连接处的断裂或分层导致开路。
电容值衰减：聚合物层老化或电化学特性退化，导致电容值下降。
漏电流增加：虽然漏电流通常较低，但在极端情况下，聚合物分解或氧化层损坏可能引起漏电流升高。
失效机理：热降解：虽然聚合物电容工作温度范围更广，但在长时间高温下，聚合物层的性能会逐渐退化。
介质老化：聚合物材料虽然比二氧化锰更稳定，但在极端条件下仍然可能发生化学降解或老化，尤其是在高温高湿环境中。
机械应力：制造过程中或使用环境中遭受的机械应力会导致内层断裂或分层，从而引发开路或电容性能下降。
氧化钽层损坏：虽然聚合物材料更具自愈能力，但氧化钽层仍然可能因过压或物理应力而受损，导致电容性能下降。
高分子聚合物钽电容具有更好的自愈能力，即使出现局部损坏，通常不会引发短路风险，而是趋向于开路或性能下降。
总结对比：失效模式：二氧化锰钽电容的主要失效模式为短路，风险较高；而高分子聚合物钽电容的主要失效模式为开路，风险较低。
失效机理：二氧化锰电容由于其较高的热敏感性，主要因热失效和电气过载引发；而高分子聚合物电容则更容易受老化和机械应力影响，且具有更好的自愈能力。
区分这两种钽电容的失效机制和模式，对于选择应用场景和提高电路可靠性至关重要。
非破坏性分析由于对失效定义的解释是变化的，因此失效分析人员了解电容器失效的类型就变得很重要。在所有的情况中，电容器的验货检验是可以和其产品规范相比较的。此外，无损检验技术的结果将有助于确定一条能查明导致电容器失效根本原因的途径。理论上讲，失效电容器最初应该能在电路板上进行检查。这要证实电容器的安装极性是正确的。如果在没有任何外部应力存在的情况下，电容器的检查（电路板状态）及其环境应有利于识别。焊接点的分析应尽可能的识别出手工返工的状态。其次，电容器的外部和内部结构应可检查。电容器的外部检查一般使用立体显微镜进行控制，立体显微镜能显示出诸如模塑环氧的裂缝、褪色、热/机械损伤、返工等缺陷。外部缺陷的确定是钽电容器失效的原因之一，但是失效的结果并不关键，因为它有可能将根本原因分析错误。X光检测可以检查电容器的内部结构及其任何异常状态（阳极未对准，弱正极或是负极接触等）。随着X光分辨率的改善和计算机运行速度加快，X光断层照相术正成为分析电容器内部结构的一种有益的工具。 物理检查和X光检查之后，对验货状态的电容器电性参数也要进行记录。当然这要以不进一步损伤电容器的方式进行。毋容置疑，电容器必须要与电路进行电隔离。所有的钽电容器制造商都会将其生产的电容器以特有的方式进行标识，一般会提供出制造商名称、容量、额定电压、日期/批次代码以及极性。这样做的一个重要原因是确保失效的电容器不是假冒好品。对于电容器电性，所要做的第一件事情就是检查钽电容器的直流电阻，一般使用万用表检查。这样做是要使有效电流维持在很低的水平下。小于∞的直流电流表明电容器具有高电流或是处于短路状态。接着，在适当频率下使用LCR测试仪在0.5或是1Vrms条件检测容量、损耗因子（DF）以及ESR。需要注意的是短路电容器的容量、DF和ESR是不满足规范要求的。由于电容器具有“自愈”功能，因此测试漏电流必须要十分小心。MnO2钽电容器和聚合物钽电容器的自愈机理是有差别的。高漏电流/短路失效如果电容器具有小于∞的DCR，说明在电容器的正负极之间存在导电路径。假设电容器与电路之间被隔离，要么是泄漏通道通过钽阳极块（电介质层已经被损坏），要么旁路钽阳极块，在正负极之间形成了导电路径。应该检查电容器，以确保在外部不存在电路桥。正如图3中所示，可能还有一些引起导电路径的原因，这可以大体分为使用或是生产两种方式。在进行任何破坏性分析之前了解电容器内部的失效点位置是非常有益的，特别是对大壳号和多阳极钽电容器来说。图4所示的是高漏电流电容器的热成像图，其中电容器耐受了额定电压，并在短时间内施加了非常少量的电流。在失效点局部的内热会引起局部温度的轻微提升，这可以通过热成像系统记录下来。热成像和X光分析结合使用可以精确的确定出失效部位。这种方法增加失效分析成功几率，并可缩短失效分析的时间。然后横切电容器直到失效点，阳极和电极的任何异常都能分析到。如果电容器不存在外形异常，其DCR一般在几百千欧到几百兆欧这样的范围内，不会观察到热量点，为确保产品真的具有高漏电流，应该额定电压下测量该值。
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