Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




25.09.2021


22.09.2021


21.09.2021


21.09.2021


21.09.2021





Яндекс.Метрика





Конденсаторная чума

28.07.2021

Конденсаторная чума — название проблемы повышенной частоты отказов алюминиевых электролитических конденсаторов в период с 1999 года по 2007 год, созданных в основном тайваньскими производителями. Проблема была спровоцирована неправильным составом электролита, который генерировал водород и вызывал коррозию. Это сопровождалось повышением давления внутри конденсатора и нарушением его целостности. Высокая частота отказов конденсаторов имела место в разных устройствах многих известных брендов электроники, чаще всего конденсаторная чума проявляла себя в материнских платах, видеокартах и блоках питания компьютеров.

История

Первые сообщения

Неисправные конденсаторы были проблемой с момента их разработки, но о первых дефектных конденсаторах, связанных с проблемами тайваньского сырья, было сообщено специализированным журналом Passive Component Industry в сентябре 2002 года. Вскоре после этого ещё два журнала об электронике сообщили о широком распространении конденсаторов от тайваньских производителей и о преждевременном выходе из строя материнских плат.

Об этих публикациях сообщили инженеры и другие технически заинтересованные специалисты, но проблема не получила широкого распространения в обществе, пока Кэри Хольцман, американский специалист по информационным технологиям, не опубликовал свой опыт «утечки конденсаторов» в сообществе об оверклокинге.

Внимание общественности

Новости из публикации Хольцмана быстро распространились в Интернете и в газетах. Отчасти на это повлияли изображения вышедших из строя конденсаторов — они были вздутыми, а в некоторых случаях и разорванными. Это затронуло многих пользователей ПК и вызвало лавину откликов в блогах и веб-сообществах.

Быстрое распространение новостей также привело к тому, что многие дезинформированные пользователи опубликовывали фотографии конденсаторов, которые вышли из строя по причинам, не связанным с электролитом.

Распространение

Большинство конденсаторов, затронутых этой проблемой, производилось с 1999 по 2003 год и выходило из строя в период с 2002 по 2005 год. Проблемы с конденсаторами, изготовленными с неправильно сформированным электролитом, затронули оборудование, выпущенное вплоть до 2007 года.

От конденсаторов с неисправным электролитом пострадали крупные производители материнских плат, такие как Abit, IBM, Dell, Apple, HP и Intel. В 2005 году компания Dell потратила около 420 миллионов долларов США на диагностику и замену материнских плат. Многие другие производители по незнанию собирали и продавали платы с неисправными конденсаторами, так что последствия конденсаторной чумы можно было наблюдать по всему миру.

Не все производители разворачивали программы отзыва или ремонта продукции, так что в Интернете появились инструкции по самостоятельному ремонту.

Ответственность

В выпуске журнала Passive Component Industry за ноябрь/декабрь 2002 года сообщалось, что некоторые крупные тайваньские производители электролитических конденсаторов отказались нести ответственность за дефектные продукты.

Несмотря на подтверждение сбоев крупными компаниями, определить источник неисправных компонентов не представлялось возможным. Дефектные конденсаторы были отмечены ранее неизвестными марками, такими как «Tayeh», «Choyo» или «Chhsi». Эти марки никак не были связаны с известными компаниями. Неисправные конденсаторы известных торговых марок если и ломались, то по причинам, не связанным с неисправным электролитом.

Производитель материнских плат ABIT Computer Corp. стал единственным производителем, который публично признал, что в его продуктах использовались дефектные конденсаторы, полученные от тайваньских производителей конденсаторов. Тем не менее, компания не раскрыла название компании-производителя конденсаторов, который поставлял неисправные продукты.

Промышленный шпионаж

В статье 2003 года в The Independent утверждалось, что причина неисправных конденсаторов была на самом деле из-за неправильно скопированной формулы. В 2001 году учёный, работающий в корпорации Rubycon в Японии, украл неправильно скопированную формулу электролита, после чего начал работать в компании Luminous Town Electric в Китае. В том же году сотрудники учёного покинули Китай, снова похитив неверно скопированную формулу и переехав на Тайвань, где они создали собственную компанию, производящую конденсаторы и распространяющую ещё больше неисправных конденсаторов.

Признаки

Общие характеристики

Электролитические конденсаторы из нетвердого алюминия с неправильно сформированным электролитом в основном принадлежали к серии конденсаторов с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС), низким импедансом и током с высокой пульсацией. Преимущество конденсаторов, использующих электролит, состоящий из 70 % воды или более, заключается, в частности, в низких производственных затратах, поскольку вода является наименее дорогостоящим материалом в конденсаторе.

Преждевременный выход из строя

Все конденсаторы с жидким электролитом со временем стареют из-за испарения электролита. Ёмкость обычно уменьшается, а ЭПС увеличивается. Обычный срок службы конденсатора с жидким электролитом, рассчитанного на 2000 часов при 85 °С и работающего при 40 °С, составляет примерно 6 лет. Для конденсатора, рассчитанного на 1000 часов при 105 °C, работающего при 40 °C, может быть более 10 лет. Конденсаторы, работающие при более низких температурах, могут иметь ещё более длительный срок службы.

Рассматривать конденсаторы как вышедшие из строя можно после снижения ёмкости до 70 % от номинального значения и возрастания ЭПС по сравнению с номинальным значением. Срок службы конденсатора с дефектным электролитом может составлять всего два года, такой конденсатор может выйти из строя преждевременно после достижения приблизительно 30—50 % его ожидаемого срока службы.

Электрические характеристики

Электрические характеристики вышедшего из строя вскрытого конденсатора следующие:

  • значение ёмкости уменьшается до значения ниже номинального;
  • ЭПС увеличивается до очень высоких значений.

Вскрытые конденсаторы находятся в процессе высыхания, независимо от того, имеют ли они хороший или плохой электролит. Они всегда показывают низкие значения ёмкости и очень высокие значения ЭПС. Высохшие конденсаторы бесполезны с электрической точки зрения.

Алюминиевые конденсаторы с неправильной формулой электролита, переставшие работать без видимых симптомов, обычно имеют два электрических признака:

  • относительно высокий и колеблющийся ток утечки;
  • увеличенное значение ёмкости, вдвое превышающее номинальное значение, которое колеблется после нагревания и охлаждения корпуса конденсатора.

Внешние симптомы

При проверке сломанного электронного устройства вышедшие из строя конденсаторы могут быть легко распознаны по чётко видимым признакам, которые включают следующее:

  • выпуклость отверстия сверху конденсатора;
  • сломанный или потрескавшийся разрез, часто сопровождаемый видимыми, похожими на ржавчину коричневыми или красными отложениями электролита.

Протёкший электролит можно спутать с клеем, который используется для защиты конденсаторов от ударов. Тёмно-коричневая или чёрная корка на конденсаторе обычно является клеем, а не электролитом. Сам клей безвреден.

Расследование

Последствия промышленного шпионажа

Конденсаторная чума была вызвана кражей формулы электролита. Ученый-материаловед, работающий на Rubycon в Японии, покинул компанию, взяв секретную формулу электролита на водной основе для конденсаторов Rubycon серии ZA и ZL, после чего начал работать в китайской компании, где разработал копию этого электролита. Затем некоторые сотрудники, вышедшие из китайской компании, снова скопировали неполную версию формулы и начали продавать её многим производителям алюминиевого электролита в Тайване, что привело к снижению цен японских производителей. В нём отсутствовали важные запатентованные ингредиенты, которые были необходимы для долгосрочной и стабильной работы конденсаторов. В результате внутри конденсатора производился водород.

Судебных разбирательств, связанных с предполагаемой кражей электролитных формул, не было. Независимый лабораторный анализ дефектных конденсаторов показал, что преждевременный отказ в основном был связан с повышенным содержанием воды и отсутствием ингибиторов.

Неполная формула электролита

Образование водорода во времена конденсаторной чумы было продемонстрировано двумя исследователями из Мэрилендского университета, которые проанализировали неисправные конденсаторы.

Они определили с помощью ионообменной хроматографии и масс-спектрометрии, что в отказавших конденсаторах присутствовал газообразный водород, что привело к вздутию корпуса конденсатора или разрыву корпуса. Таким образом, было доказано, что окисление происходит в соответствии с первой стадией образования оксида алюминия.

Поскольку в электролитических конденсаторах принято уменьшать избыток водорода с помощью восстанавливающих или деполяризующих соединений для сброса давления, исследователи затем искали соединения этого типа. Никаких следов таких соединений в неисправных конденсаторах обнаружено не было.

В конденсаторах, в которых повышение внутреннего давления было достаточно велико, чтобы конденсатор уже вздулся, но не вскрылся, можно было измерить значение pH электролита. С помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии был обнаружен растворённый в электролите алюминий, а алюминий растворяется только в щелочных соединениях. Электролит неисправных тайваньских конденсаторов был щелочным с pH от 7 до 8. Хорошие аналогичные японские конденсаторы имели кислый электролит с pH около 4.

Чтобы защитить алюминий от растворения в электролите на основе воды, используются ингибиторы. Они упоминаются в патентах, касающихся конденсаторов с электролитом на основе воды. Поскольку фосфат-ионы отсутствовали, а электролит в исследованных тайваньских конденсаторах был также щелочным, конденсатору явно не хватало защиты от взаимодействия с водой.