固體鉭電容器是1956年由美國貝樂試驗室首先研制成功的，它的性能優異，是電容器中體積小而又能達到較大電容量的產品。鉭電容器外形多種多樣，并制成適于表面貼裝的小型和片型元件。適應了目前電子技術自動化和小型化發展的。雖然鉭原料稀缺，鉭電容器價格較昂貴，但大量采用高比容鉭粉（30KuF.g-100KuF.V/g)，加上對電容器制造工藝的改進和完善，鉭電容器還是得到了迅速的發展，鉭電容的應用范圍日益。鉭電容器不僅在軍事通訊，航天等領域應用，而且鉭電容的應用范圍還在向工業控制，影視設備、通訊儀表等產品中大量使用。由于原材料的特殊性，我們先認識一下鉭這個金屬元素的性質

金屬鉭的性質

1802年，稀有金屬鉭(Ta)由AG Ekeberg發現，位于元素周期表VB 族中[2]，原子序數73，原子量為 108.195，屬于體心立方結構，晶格常數A：3.2959，熔點為2996 ℃，沸點5427 ℃， 僅次于鎢和錸，位居 第三。室溫下的電阻率為13.58μΩ·cm，電離電位7.30±3V。 1.1.2化學性質鉭具有非常好的化學穩定性 ，不與空氣和水作用，無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應。除氫氯酸以外能抵 抗包括“王水”在內的一切無機酸，也包括任何堿溶液的侵蝕。將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅 損傷0.006毫米。實驗證明，鉭在常溫下，對堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用， 僅在氫氟和熱濃硫酸作用下有所反應，這樣的情況在金屬中是比較罕見的。它的另一個重要特性是可以吸收 氣體，如氫、氮、氧等，并形成相應的固溶體或化合物。

力學性能

金屬鉭具有高熔點、極強的抗腐蝕能力和良好的強度。鉭富有延展性，可以拉成細絲式制薄箔。其熱膨 脹系數很小，每升高一攝氏度只膨脹百分之六點六。除此之外，它的韌性很強，比銅還要優異。但是，硬度 偏低，抗劃傷能力和抗變形能力不足，使用壽命短，制約了金屬鉭的推廣應用，這樣，對其表面進行強化處 理就顯得非常重要。

鉭所具有的特性，使它的應用領域十分廣闊。在制取各種無機酸的設備中，鉭可用來替代石墨陰極，壽 命可比石墨陰極提高幾十倍。此外，在化工、電子、電氣等工業中，鉭可以取代過去需要由貴重金屬鉑承擔 的任務，使所需費用大大降低。

鉭電容簡介和基本結構

固體鉭電容是將鉭粉壓制成型,在高溫爐中燒結成陽極體,其電介質是將陽極體放入酸中賦能,形成多孔 性非晶型Ta2O5 介質膜,其工作電解質為硝酸錳溶液經高溫分解形成MnO2 ,通過石墨層作為引出連接用。

鉭電容性能優越，能夠實現較大容量的同時可以使體積相對較小，易于加工成小型和片狀元件，適宜目 前電子器件裝配自動化，小型化發展，得到了廣泛的應用，鉭電容的主要特點有壽命長，耐高溫，準確度高 ，但耐電壓和電流能力相對較弱，一般應用于電路大容量濾波部分。

工藝流程

一、工藝制造流程

大致工藝流程如下（粗體為關鍵工序）：

原材料檢驗－成型工序－燒結工序－濕檢QC－焊接工序－賦能工序－被膜工序－石墨銀漿工序－浸銀QC －裝配工序－模塑工序－噴砂工序－打印工序－切邊工序－預測試工序－老練工序－測試工序－外觀工序－ 編帶工序－查盤工序－成品QC－入庫儲存－包裝－發貨QC 下面按照工藝流程路線作一個簡要的介紹：

a）原材料檢驗：

b) 成型：

粗細比例不同的顆粒鉭粉與溶解于溶劑中的粘合劑均勻混合好，待溶劑揮發后，再與鉭絲一起壓制成陽 極鉭塊；該工序自動化程度較高，每隔一定時間，操作員將混好的鉭粉倒入進料盤（防止鉭粉太多產生的自 重，粘結在一起），設備自動按照尺寸模腔壓制成型；

c) 脫臘和燒結：

脫臘又叫預燒，即將壓制成型的鉭塊內的粘結劑去除；燒結則是將已經脫粘結劑的鉭塊燒結成為具有一 定機械強度的微觀多孔體，燒結過程只是顆粒與顆粒間接觸的部分熔合在一起，但若燒結溫度過高，則會導 致顆粒與顆粒之間的熔合部分過多，導致表面面積減少；脫臘和燒結對爐的真空度、起始溫度、升溫、保溫 、降溫及出爐、轉爐時間等參數均有嚴格控制要求。

d) 濕檢QC：

濕檢是通過對燒結后的鉭塊抽樣進行賦能試驗及電參數測試確定鉭塊的燒結比容，為下道賦能工藝的參 數進行優化（電流密度、形成電壓等），同時反饋調整上道燒結工序的溫控曲線等參數。同時，還會對鉭塊 、鉭絲的外觀尺寸、強度等參數進行測試。

鉭電容器在實際制造過程中，由于使用的原材料性能差異和工藝水平不同以及裝備性能的不同，批量生產出的產品的性能盡管都符合標準規定，但實際上不同生產廠家生產的產品的性能存在明顯的質量差異。即使是同一生產批，不同只產品實際上也存在質量差異。造成此現象的深層次原因是鉭電容器復雜的生產工藝過程使產品參數不可能保持的完全一致，因此,追求質量一致性和追求高性能就成為所有生產廠家的重要目標。而對于用戶而言，造成使用時失效的原因主要有兩點；一；產品性能參數與電路使用條件不匹配。二；由用戶提供的產品存在質量問題。

鉭電容器的各電性能參數對使用時可靠性的影響鉭電容器的實際參數如下； 1． CR；額定容量[uF] ；2． DF；損耗[%] ；3． DCL;直流漏電流[uA] ；4． ESR;等效串聯電阻。[Ω]

反向電壓

一般不允許對鉭電容施加反向電壓，并且不可在純交流的環境中應用，若在不得以情況下允許時間小量的反向電壓。25℃環境下：小于或等于10%Ur或1V（取較小者）85℃環境下：小于或等于5%Ur或0.5V（取較小者），125℃環境下：小于或等于1%Ur或0.1V（取較小者），IEC60384-3對反向電壓測試條件為：125℃環境下，3Vdc或10%UR（取較小者）測試125小時。

鉭電容器漏電流與充電時間之間關系：

不同生產廠家生產的相同規格的產品的漏電流衰減速度完全不一樣，盡管它們都是合格品。鉭電容器的漏電流會隨充電時間延長而逐漸降低，3分鐘內達到穩定態，但不同質量的產品在充電時的漏電流衰減速度卻因為不同的生產條件而不同。衰減速度快的產品由于在極短的時間內通過電流較小而產生的熱量較小，因此，產品幾乎不存在可導致產品瞬間失效的過高熱量集中，因此產品不容易發熱失效。通過的漏電流小，說明該產品的介電層質量較好，可以安全承受更高的電壓和電流沖擊，而漏電流衰減速度慢的產品，不光容易在浪涌產生時因為通過電流大而擊穿，而且極易爆炸燃燒，對使用者造成毀滅性影響。因此，用戶可以通過測試鉭電容器的漏電流衰減速度來甄別鉭電容器耐電壓沖擊能力和耐電流沖擊能力。

電容失效模式,機理和失效特點

對于鉭電容，失效與其他類型的電容一樣,也有電參數變化失效、短路失效和開路失效三種。由于鉭電容的電性能穩定,且有獨特的“自愈”特性,鉭電容鮮有參數變化引起的失效，鉭電容失效大部分是由于電路降額不足，反向電壓，過功耗導致，主要的失效模式是短路。另外,根據鉭電容的失效統計數據,鉭電容發生開路性失效的情況也極少。因此,鉭電容失效主要表現為短路性失效。鉭電容短路性失效模式的機理是:固體鉭電容的介質Ta2O5由于原材料不純或工藝中的原因而存在雜質、裂紋、孔洞等疵點或缺陷,鉭塊在經過高溫燒結時已將大部分疵點或缺陷燒毀或蒸發掉,但仍有少量存在。在賦能、老煉等過程中,這些疵點在電壓、溫度的作用下轉化為場致晶化的發源地—晶核;在長期作用下,促使介質膜以較快的速度發發生物理、化學變化,產生應力的積累,到一定時候便引起介質局部的過熱擊穿。如果介質氧化膜中的缺陷部位較大且集中,一旦在熱應力和電應力作用下出現瞬時擊穿,則很大的短路電流將使電容迅速過熱而失去熱平衡,鉭電容固有的“自愈”特性已無法修補氧化膜,從而導致鉭電容迅速擊穿失效 。

鉭電容封裝大全及技術參數

長的話是+-0.2 ,寬是+-0.1 高 （MM）
A 型的尺寸3.2 X1.6 X1.6 俗稱: A(3216)--公制1206
B型的尺寸 3.5 X2.8 X1.9 俗稱: B(3528)--公制1210
C型的尺寸 6.0X 3.2X 2.6 俗稱: C(6032)--公制3212
D 型的尺寸7.3 X4.3 X2.9 俗稱: D(7343) 厚度2.9英寸
E 型的尺寸7.3 X4.3 X4.1 俗稱: E(7343) 厚度4.1英寸--公制2917
V 型的尺寸7.3X 6.1 X3.45 俗稱: V(7361)
J(1608)
P(2012)也就是0805的

鉭電容的主要優點

鉭電容全稱是鉭電解電容，也屬于電解電容的一種，使用金屬鉭做介質，不像普通電解電容那樣使用電解液，，鉭電容不需像普通電解電容那樣使用鍍了鋁膜的電容紙燒制，本身幾乎沒有電感，但也限制了它的容量。此外，鉭電容內部沒有電解液，很適合在高溫下工作。 鉭電容的特點是壽命長、耐高溫、準確度高、濾高頻改波性能極好，不過容量較小、價格也比鋁電容貴，而且耐電壓及電流能力較弱。它被應用于大容量濾波的地方，像CPU插槽附近就看到鉭電容的身影，多同陶瓷電容，電解電容配合使用或是應用于電壓、電流不大的地方。

在鉭電解電容器工作過程中，具有自動修補或隔絕氧化膜中的疵點所在的性能，使氧化膜介質隨時得到加固和恢復其應有的絕緣能力，而不致遭到連續的累積性破壞。這種獨特自愈性能，保證了其長壽命和可靠性的優勢。 鉭電解電容器具有非常高的工作電場強度，并較類型電容器都大，以此保證它的小型化。

鉭電容濾波好的原因:

鉭電容的性能優異，是電容器中體積小而又能達到較大電容量的產品,鉭電容器非常方便地較大的電容量，在電源濾波、交流旁路等用途上少有競爭對手。

鉭電解電容器具有儲藏電量、進行充放電等性能，主要應用于濾波、能量貯存與轉換，記號旁路，耦合與退耦以及作時間常數元件等。在應用中要注意其性能特點，正確使用會有助于充分發揮其功能，其中諸如考慮產品工作環境及其發熱溫度，以及采取降額使用等措施，如果使用不當會影響產品的工作壽命。

固體鉭電容器電性能優良，工作溫度范圍寬，而且形式多樣，體積效率優異，具有其獨特的特征：鉭電容器的工作介質是在鉭金屬表面生成的一層極薄的五氧化二鉭膜。此層氧化膜介質與組成電容器的一端極結合成一個整體，不能單獨存在。因此單位體積內所具有的電容量特別大。即比容量非常高，因此特別適宜于小型化。在鉭電容器工作過程中，具有自動修補或隔絕氧化膜中的疵點所在的性能，使氧化膜介質隨時得到加固和恢復其應有的絕緣能力，而不致遭到連續的累積性破壞。這種獨特自愈性能，保證了其長壽命和可靠性的優勢。

鉭電容最常見的使用故障

片式鉭電容器最常用的電路是電源電路的前級濾波和輸出端的二級濾波.另外,也可以并聯使用在退藕電路以消除寄生電容造成的雜波干擾.有時候,大容量的片式鉭電容器也可以使用在脈沖充放電電路中作為二級瞬時補償電源.一些阻抗特別低的產品也可以使用在大規模集成電路的前級濾波上,以保證大規模集成電路使用中不因為交流紋波過高而發熱量太大死機.

由于不同電路中的電路參數差別很大,不同規格的片式鉭電容器的參數指標不同,因此,在電路設計選型時,必須保證電路參數要求和電容器的參數配合合適.否則,完全有可能出現因為電容器參數和電路參數不匹配導致的失效和電路故障.

最常見的使用故障如下;

1.工作頻率和電容器類型不配套;

在甚高頻電路,由于電路工作頻率高會導致電容器的感抗增加而容量下降,因此,必須使用感抗和阻抗ESR非常低的疊層陶瓷電容器[MLCC].同樣,在中低頻率濾波電路使用,就必須使用片式鉭電容器,因為MLCC在低頻率下濾波效果就很差.合適的工作頻率和電容器阻抗及容量變化上存在如下數學關系;ESR=1/2πfcESR就是電容器的等效串聯電阻.

π圓周率3.14

f是電路工作頻率

C是電容器的容量

不同種類電容器的自有ESR差別非常大,根據上面的公式可以推導出這樣的結論;不同種類的電容器由于ESR不同而適合于不同頻率的濾波電路.不單是體積和體積容量比大小的問題.因此,您必須根據電路中的需要過濾掉的紋波的頻率來選擇阻抗ESR在不同范圍的電容器,容量選擇只考慮信號響應速度的快慢要求即可.否則,濾波效果就不能達到設計要求.

電容器的等效串聯電阻ESR和容量甚至電容器種類選擇不合適,濾波效果就會很差,濾波后電路中就會仍然存在不同頻率的交流雜波干擾信號.因此,使用在濾波電路中的電容器,因為選擇了頻率特性不合適的電容器,濾波性能就不能達到要求.一句話;使用在濾波電路中的電容器,必須首先考慮電容器的頻率特性是否和電路中的需要過濾掉的交流雜波頻率相符.由于使用的電容器頻率特性不合適,濾波電路出現故障,實際上是一種低層次的技術失誤.這要求電路設計者必須對各類電子元件的不同參數特點有個基本的了解.千萬不要在對此了解不夠時實驗性地完成電路設計,到出現問題時再去找其它的原因.

如果放電功率較大,放電頻率較高,那么需要降額的幅度更大.

此類電路中的失效問題,例如開機時的爆炸短路現象,多數都是因為電路設計者不清楚濾波電路和放電電路的信號特點存在非常大的差別,因此,不分電路類型,統統規定降額多少的做法是非常缺乏科學依據的自殺行為.

鉭電容故障分析

鉭電容的故障模式的討論基本包括兩方面：標準二氧化錳負極類型和新導電聚合物(CP)類型。標準鉭 電容器在正常工作模式下，由于電脈沖和電壓水平，使溝道（通道）中電導增加，而導致電擊穿。這會導致 隨后的熱擊穿，將電容器擊毀。

在相反模式下，我們已經通報過：在相對低的電壓水平下，焦耳熱會引起導電增加，從而觸發熱擊穿。 最終導致反饋循環，包括：溫度-電導-電流-焦耳熱，最終形成電擊穿。這兩種擊穿模式具有隨機特征，很 難提前定位。相對于標準鉭電容而言，導電聚合物（CP）電容器則顯示了稍微不同的電流導電機理。導電 聚合物的介質擊穿近似于雪崩擊穿和場致發射擊穿。是由于兩電極之間的引力，電化學衰變，枝狀結晶組織 等原因導致的機電崩塌。

然而，也出現了某些負極膜發生自愈現象報告。這可能源于膜蒸發，碳化和再氧化過程。但并非所有的 電容器擊穿會導致自愈現象或開路狀態。可能也會出現短路情況。鉭電容我們對于介質擊穿的研究意在找出 可以對這種現象加以描述的基本參數系列，及其與最終產品的質量和可靠性之間的關系。基本上，介質擊穿 可由一系列的物理過程產生：焦耳熱引起電導增加，從而導致熱擊穿；雪崩擊穿和場致發射擊穿；兩電極之 間的引力，電化學衰變，枝狀結晶組織等原因導致的機電崩塌等等。

介質擊穿導致絕緣體和兩極的擊毀，主要由于熔化和蒸發和有時隨后發生熱逃逸。為掌握鉭MIS（金屬- 絕緣體-半導體）異晶結構的更多數據和找到與介質擊穿之間的關系，我們研究在兩中模式下的電流/電壓依 賴工作參數（在正常模式下，鉭電極被施加正偏壓；在相反模式下，鉭電極被施加負偏壓）。AVX代理商擊 穿擊毀不僅源于突發的擊穿情況，而且由于隨后的電流流動，從而使擊穿的起源和動力難于解釋。

當自愈情況出現時會出現一些特殊現象。在某些情況中，薄弱點和體擊穿面積可以減少。在實驗室實驗 中，熱擊穿可以被測量，而元件裝置不被毀壞；電擊穿可以被觀測到，而只出現最小的損壞。輔助自愈過程 也可以被推導出；氧元素可從二氧化錳負極中釋放出來，允許鉭二氧化物的再生或消除電子陷阱（類似于陽 極化處理或鈍化過程），使在介質層中的薄弱點減少。

根據報告，導電聚合物材料有兩種自愈途徑。第一個理論基于蒸發過程。聚合物的熔化和蒸發溫度相當 低。如電流錯誤足以使聚合物加熱，則其可蒸發和消除掉其與該處的聯系。

自愈的第二個理論則認為當導電聚合物在故障處被加熱時，聚合物吸收氧元素，從而形成一個高電阻帽 ，封住了電流向該故障處的通路，與二氧化錳MnO2的自愈方式大致相同。鉭電容介質層的擊穿過程并不十分 確定。我們的薄氧化膜實驗表明電擊穿并不在施加電場的定義值精確（高）時出現。擊穿過程是隨機過程的 結果，最終的擊穿個案，多數情況下都為獨立事件。

鉭電容和陶瓷電容的區別在哪里？

鉭電容：是一種電容器中體積小而又能達到較大電容量的產品，它的性能優異。鉭電容器外形多種多樣，并制成適于表面貼裝的小型和片型元件。

在1990年,Y5V型陶瓷電容（陶瓷電容以下用MLCC表示）的價格已達到鉭電容回收的水平,到1995年,X7R型的價格達到1.0uF鉭電容器的水平.這些重大變化使得 MLCC可以與鉭電容器在許多應用領域展開直接競爭.對電性能的要求主要取決于具體的應用,我們可以對它們在平滑濾波和退耦這兩個主要應用領域的表現作一 番比較。

對于平滑濾波來說,在開關模式電源(SMPS)中的應用是最普通的應用之一,它覆蓋非常寬廣的輸出功率范圍和波動電流.雖然如此,但現代 SMPS設計對于最高工作溫度、電容和高頻開關等方面的限制經常使得電容技術的選擇變得明朗.在不容易進行選擇的領域,最好進行性價比分析。

使用由全波整流橋組成的模擬電路,可以利用MLCC或者鉭電容"平滑濾波".對于Y5V MLCC、X7R MLCC和鉭電容三個系列來說,性能均隨著電容量的提高而改善,但是在MLCC的范圍內,所有的性能水平都能找到更加便宜的解決方案.在中低性能水平 上,Y5V MLCC是成本效益最高的解決方案,對于高性能水平(包括最佳水平),X7R MLCC則是最好的選擇.在頻率更高(例如,1 MHz)時,X7R MLCC的競爭優勢更加明顯,因為鉭電容回收的有效電容下降,而且串聯等效電阻(ESR)較高。

而在退耦應用里,人們必須評估IC執行規定的變化而又不引起額外電壓波動(可能導致IC性能嚴重下降)所要求的電量.這意味著電容必須做出響 應,實際上是作為低阻抗充電電源.與平滑濾波應用一樣,其性能隨著電容的提高而改善.在100 kHz和400C條件下,1uF的MLCC比1uF、16 V鉭電容的成本效益更高。

C尺寸的33uF和D尺寸的100uF的MLCC電容性能更高,但成本也相應顯著上升.而且,由于這些元件的尺寸較大,設計人員可能優先考慮使 用一個以上的MLCC,而不是用較大的鉭電容.結果顯示,在較寬的頻率和溫度范圍內,X7R和Y5V MLCC的成本效益相當于鉭電容。

隨著MLCC工藝的提升，陶瓷電容與鉭電容之間的差距會越來越小，但是不管是MLCC還是固態電容，都很難直接取代鉭電容，畢竟他有這自身獨特的性能，但是應用的場景肯定是會越來越少~