電容爆漿(不良電解コンデンサ問(wèn)題)是指一些電子產(chǎn)品因電容器使用壽命提早結束而造成的損毀現象,多發(fā)生在主板、顯卡、日光燈穩定器及個(gè)人電腦的電源供應器上。而電容災難(Capacitor plague)指1999年至2007年間非固態(tài)鋁電解電容器故障率超出預期。20世紀90年代,以紅寶石(Rubycon)為首的日本廠(chǎng)商開(kāi)始研發(fā)一種新型、低內阻的水基電解電容。這種電容以70%的水填充,其具有價(jià)格低廉、性能優(yōu)良等特點(diǎn),尤其具備低ESR與高耐壓的特色。然而,水基電解液具有腐蝕性,導致電容無(wú)法長(cháng)期穩定工作,這是水基電容研發(fā)早期的重大技術(shù)障礙。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān),日本學(xué)者鵜沢滋(Shigeru Uzawa)領(lǐng)導的研究團隊終于在90年代末成功研發(fā)出一種混合型抑制劑,解決了鋁電容氫化的難題。隨后于1998年,紅寶石公司推出了ZL和ZA兩個(gè)系列的新產(chǎn)品,其含水量為40%,工作溫度范圍可達?40-105°C,這是水基電解電容首次得到生產(chǎn)運用。隨后的電解液中,水的比重提升到70%。其他制造商,如NCC、Nichicon與Elna也很快推出了自家的同類(lèi)產(chǎn)品。
在此期間,一名在紅寶石工作的研究員帶著(zhù)ZA和ZL系列的電解液機密配方離開(kāi),轉為一家中國公司工作。他成功的復制了這一配方,很快,中國公司管理層又有幾人攜帶配方再次叛逃,將其出售給了許多位于臺灣的電解電容廠(chǎng)商,而售價(jià)比日本公司低得多。然而,這幾名管理人員手中的配方并不完整,缺失了對電容長(cháng)期穩定工作至關(guān)重要的化學(xué)成分,導致電解液灌入鋁電容后不再穩定,會(huì )與鋁發(fā)生化學(xué)反應,產(chǎn)生氫氣。這些電解電容隨后以“低阻抗”、“低ESR”、“高紋波電流”、“耐壓100V”大規模進(jìn)入消費電子市場(chǎng)。
此問(wèn)題發(fā)現于1999年,但在2000年中此種電容器仍常用于制造,但直到2007年,當多數制造商已得知此消息(通常在使用產(chǎn)品一年多后會(huì )出現問(wèn)題)進(jìn)而修正缺失時(shí),仍有瑕疵電容投入使用。由于瑕疵電容內錯誤的電解液成分會(huì )產(chǎn)生氫氣,進(jìn)而導致電容器膨脹變形,最終會(huì )使電解液泄漏。還有少數案例是瑕疵電容而導致爆炸。
最早發(fā)現在主板的瑕疵電容可追溯至Socket 7主板,而且影響時(shí)間所及最近制造出來(lái)的主板。主板廠(chǎng)商制造含瑕疵電容板的電容是來(lái)自于其他制造廠(chǎng)。這也不單單只出現在PC零組件上,第一代的iMac G5與部分eMac也受影響。
當電容災難大范圍地影響臺式機硬件時(shí),此狀況并沒(méi)只限于該領(lǐng)域。在部分相機、網(wǎng)絡(luò )交換器、音響配件、DVD播放機等也都發(fā)現瑕疵電容。甚至有些汽車(chē)的ECU也發(fā)現使用這些電容。不過(guò),電腦零件是最常發(fā)現這些電容的蹤跡。
這些使用了瑕疵電容的組件還是使很多人發(fā)怒,特別像是主板主要配置的高質(zhì)量電容中有一兩顆瑕疵電容,導致指控部分主板廠(chǎng)商此舉為“有項目的損毀”。有個(gè)例子是這些瑕疵電容(通常會(huì )在半年內損毀)還是制造出來(lái),且還是被制造廠(chǎng)選用進(jìn)去。
在2005年5月,有些跡象顯示出在iMac、英特爾、戴爾主板內有瑕疵的尼吉康電容是由于其他問(wèn)題(填充過(guò)量電解液的電容)而導致,而并不是因為錯誤的電解液成分所造成。然而,正常的電容在系統的作用效果與自身的物理性質(zhì)與瑕疵電容是一樣的,不過(guò)還是要識別出來(lái),而且要修復它。(只有Nichicon HM與HN系列電容受影響)
檢驗電容最常用的方法就是用眼觀(guān)察。瑕疵電容會(huì )表現以下幾種征兆:
電容頂端凸起。(只會(huì )在頂端有T字、Y字、十字壓力線(xiàn)表現。而壓力線(xiàn)的設計是為了使爆炸的壓力轉為凸起裂開(kāi))
戴爾Optiplex GX270s系列個(gè)人電腦在重啟時(shí)經(jīng)常出現"Thermal Event"消息。
底端橡膠塞突出,因而導致電容底座彎曲。
電容內的電解液(棕色黏性物質(zhì))漏出到主板上。
電容頂端變形,看得到棕色物質(zhì),或是變形端有看得到的洞。
當電容使用時(shí)間變久,電容量會(huì )逐漸降低而ESR(等效串聯(lián)電阻)會(huì )逐漸增加。這種情形發(fā)生后,電容就無(wú)法充分的提供內部的直流電至主板,造成系統不穩。而系統部分共同的征兆如下:
有時(shí)候無(wú)法開(kāi)機,必須按“重啟”按鈕或者重新啟動(dòng)
不穩的系統(經(jīng)常死機、BSOD、內核錯誤(kernel panics)等),特別是該征兆發(fā)生頻率隨時(shí)間增長(cháng)。
CPU核心電壓或其他系統電壓嚴重波動(dòng)或超出范圍,可能連帶提升CPU溫度。
存儲器錯誤,而發(fā)生頻率隨時(shí)間增長(cháng)。
非人為自動(dòng)重啟。
在主板內置顯示,部分顯示模式出現不穩畫(huà)面。
無(wú)法完成加電自檢,或剛完成即重啟。
無(wú)法開(kāi)始加電自檢,風(fēng)扇轉動(dòng)但是系統死機。
不像物理特征是顯而易見(jiàn)的,很多系統狀態(tài)可能會(huì )由于其他因素造成,像是使用壞的電源供應器、灰塵妨礙風(fēng)扇運作、損壞的存儲器等其他硬件問(wèn)題。通常不穩定的狀況是當操作系統運作中,可能遇到的軟件問(wèn)題(像是部分的惡意軟件、糟糕的驅動(dòng)程序或軟件),而且不是起因于硬件問(wèn)題。如果這些癥狀發(fā)生,將主機殼開(kāi)啟,檢查電容,特別注意CPU周?chē)碾娙?,可立即檢查電容狀態(tài)。如果沒(méi)有物理現象,示波器能夠檢驗電容的電壓,如果出現極端的電壓波折表示著(zhù)這顆電容并沒(méi)有正常運作。
在部分案例,制造瑕疵電容根本的原因是產(chǎn)業(yè)間諜的情報錯誤。部分臺灣電解液廠(chǎng)竊取未完成的電解液成分,而且缺乏制造穩定電容所需成分。(非腐蝕性成分由于工業(yè)競爭并未公開(kāi))
當瑕疵電容充電的時(shí)候,水性的電解液將會(huì )變得不穩定,進(jìn)而產(chǎn)生氫氣。由于這些電容是用鋁殼將它封存,這些壓力使得電容頂端開(kāi)始變形,或封閉接頭的橡膠被擠下來(lái)。直到當壓力超過(guò)金屬殼的伸展性以后,將會(huì )從橡膠底爆出來(lái),或是從電容頂端爆出來(lái)。當一個(gè)電解電容器爆裂的時(shí)候,會(huì )出現爆炸聲與一個(gè)嘶嘶聲雜音,甚至是小爆炸。這個(gè)現象通常會(huì )使內部變得雜亂,而為了避免酸性的電解液進(jìn)一步的侵蝕主板,一定要清除干凈。
失效的電容器一般都會(huì )造成像上述系統不穩定的狀況,有時(shí)候,失效的電容器將在主板上導致電壓調節器失效。主要有二個(gè)理論可以解釋為何發(fā)生此狀況。
第一種較易懂的情況是這類(lèi)失效的電容會(huì )有非常高的漏電流,過(guò)高負載的電壓調節器會(huì )造成過(guò)熱而失效。第二種情況是當電容值減少且ESR值增加,電壓調整器內的降壓調節器為了補償負載而增加交換頻率。因為MOSFET在交換過(guò)渡期間會(huì )產(chǎn)生熱量,頻率增加而導致過(guò)熱而失效。
一顆失效的電容標示著(zhù)2200μF,但是可能只能存儲75μF的電量。長(cháng)時(shí)間的使用,50%的衰退是可以被預期的,但是不可能衰退到只剩5%。降壓交換調節器卻會(huì )被如此低的電量使得穩定性大打折扣,而且調節器的電壓波動(dòng)可能會(huì )大于鏈接至IC的建議最大波動(dòng)值。
最普遍的情況是,當電壓調節器壞掉時(shí)將會(huì )從電源供應直接傳導至設備,導致從電源供應器輸出的12V或5V電源直接輸入至CPU、北橋、存儲器及其他組件,而這些組件將燒毀。當主板發(fā)現使用有瑕疵的電容器就應該被拿出處理,直到修理完畢,避免進(jìn)一步的損害。
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