电子设计工程师对表面安装固体钽电容器使用过程中对钽电容的故障机制非常关心。下面介绍的资料涉及在设计AVX固体钽电容器时，要考虑大量因素之中的一部分的漏电流故障的基本物理分析。在描述介质结晶化之前，本文简要地列举五氧化二钽(Ta2O5)作为介质的优点。结论部分列出了发生局部发热缺陷点的主要原因。对这些问题和其它因素的详细关注，使AVX钽电容时成为该类产品在世界级制造商中可靠性最高而做出了贡献。
    氧化钽为介质氧化钽(Ta2O5)是钽电容器中的介质，它是通过在电容器的钽电极作阳极化处理形成的。Ta2O5在化学上是非常稳定的。因此它可以承受很高的电压强度，在电容器中作为非常薄的介质层。典型的额定电压强度显示如下：
额定电压强度
电容器类型        额定电场强度
陶瓷        2,000V/mm
有机介质薄膜        20,000V/mm
阳极的五氧化二钽        200,000V/mm
    介质结晶化和破裂阳极化工艺产生一个无定形（非结晶）的Ta2O5介质薄膜。如果无定形（非结晶）氧化物被加热到500℃以上，它被改变为结晶种类，阿尔法α五氧化二钽，它的密度从大约7.9gm/cm3增加到8.3gm/cm3。这种结构和密度的变化伴随薄膜的收缩和破裂。结晶化和伴随破裂延伸大大面积超过氧化物加热500℃的区域。
    借助传送电子显微镜可以观察到这种破裂。用电子束加热一空闲的钽氧化膜点到转变温度，在这时有一大块薄膜“结晶”。伴随结晶的收缩和破裂的介质薄膜将钽金属暴露在空气（在非密封元件中有氧和湿气）和/或二氧化锰固体电解液中。钽会与它们发生反应，除了电流流过二氧化锰和无防卫的钽金属产生热以外，还产生化学热。这种热导致进一步结晶和永久的导电通道。
    局部发热的细节用扫描电子显微镜对电容器的氧化物拍照。我们可以用一个模型来描述典型的包含缺陷的部分。当电流流过缺陷点时，钽基体、氧化钽和上面的二氧化锰都发热。当二氧化锰被加热到超过300℃到400℃时,它失去氧,变成电阻率更大，此固体电解液电阻率从0.1Ω-cm增加到高达103Ω-cm。
    如果由于缺陷电流引起温度上升是相对地渐进的（几十微秒），那么，MnO2变成电阻，钽电容器被称为有自愈能力。另一方面，如果加热是迅速的（几微秒），缺陷点本身可能在邻近的MnO2变成电阻之前变得非常热。这导致对邻近氧化物的损害，最终成为上面描述的那类故障。
    在正确的电压偏置下，初始的故障点是非常局部化的。例如，有电场强度的电容器的横截面上小面积显示故障，在那里钽已经熔化（＞3000℃），然而，阳极周围的部分和离故障点小于1mm的地方保持不变。定量的电阻有助于举例说明这种局部现象。在1V偏压下10μA漏电流意味一个106Ω的串联电阻。典型的MnO2阴极薄膜的大约是0.5微米（μm）厚。每平方的薄片电阻率大约是2×103Ω。那么MnO2对电阻的贡献是104Ω数量级。元件106Ω电阻主要是由氧化钽缺陷和有缺点的接触贡献的。因此，绝大多数功率消耗在这些裂纹处。
    AVX钽电容器是有极性的元件，正常偏置（即钽正向偏置）下的漏电流与反向偏置（即钽反向偏置）下的漏电流出现的机制是不同的。在反向偏置下，漏电流随电压急剧上升，直到阳极相当大部分变得非常热，引起进一步降级和发生故障。AVX钽电容器出现的I-V曲线。

 

任何局部发热的初始源头是漏电流通过氧化钽介质层的缺陷点。缺陷点的主要成因如下：
●杂质多（一般为金属和炭）的地方没有生成氧化物，出现缺陷暗示在此点有不受欢迎的电子传导、小量的离子（阳极化）传导。       
●阴离子杂质的存在（例如氟化物）可能造成介质分离钽基体。这种薄膜分离的趋势是在电压循环期间电致伸缩的力施加剧烈的应力使之恶化造成的。这种应力导致氧化物裂纹和分离。
●高氧集中在钽结果中，烧结时以一种规则的钽低值氧化物形式出现在金属内。由于低值氧化物是一种差的基体，不利于在阳极上生成氧化物介质、阳极氧化物生成不规则，造成应力上升和裂纹。
●形成（赋能）过程中过大的电流密度，导致产生多孔渗水的氧化钽和缺陷，像图5所示。
●钽基体上的机械应力导致张力超过氧化物和裂纹的弹性极限。这些应力来自各方：搬运、引线装配、用在电容器结构中材料温度系数的不匹配等。

以上考虑的每一种在AVX固体钽电容器的制造中都得到重视，电子设计工程师们更为关心。