跳到主要內容

電容

現在的板卡產品除了主打功能特色,也會在產品用料下功夫,像是較易壞的被動元件—電容,從剛開始的電解電容,換成現在的固態電容,更高階的主機板甚至已經換到了導電性高分子電容。筆者是手賤一族,看到爛電容很想把它換掉,接下來就跟筆者一起土砲,把更好的電容換上去。

快速目錄:

作戰目標

在一個熬夜截稿的夜晚,回家竟發現EeePC開始花屏當機,拆開一看發現好多地方沒上電容,在死馬當活馬醫的信念下,筆者展開換電容的任務。
溫馨提醒:此次實作會牽涉到高溫環境,除了會造成電子元件損壞外,亦可能導致操作者受傷。筆者鄭重提醒大家小心操作,工作範圍裡不要有易燃物品。

電容是什麼

電容主要是負責儲存電能,就像是電的水庫一般,雨季時先儲存水資源,旱季時再釋放出水。同時電路上的電壓變化若超過預定容許值時會造成產品運作不正常,此時也可加入電容,過濾線路中不必要的雜訊,讓產品運作時可靠度更高。

電容有幾種

▲電解電容,DIP封裝
只要是電子材料行就一定會有賣,如果要買到日製的產品就得去比較大的店家詢問,想買音響專用電容的讀者可到光華附近八德路上的音響店找。價格由高到低分別為音響電容>日製電容>台製電容。台製電容大概在10元以下,日製約在10~20元,音響電容就很貴了,有時一顆即可高達上百元。
鋁質電解電容可說是應用最廣的電容了,幾乎所有的電子產品拆開都可以看到它的身影,外型通常是金屬殼加上收縮膜,上面會印上廠牌、耐壓、容值、正負極方向。由於製造門檻低,價格也低,適合應用在滑鼠鍵盤等負載不大的產品上。也因為耐高壓的特性,會應用在電源處理的電路上。可惜的是正負極中填充的介電材料包含水,不耐高溫,為避免水蒸發時的高壓導致電容爆炸,最上端的金屬殼會壓上紋路,在內部壓力到達一定程度時會從此處裂開洩壓,也就是爆漿電容的由來。另一個隱憂是由於含水的緣故,會跟正負極上的材料發生化學反應,久而久之內部形成短路,導致電容的功能喪失。
▲固態電容,DIP及SMD封裝
固態電容放在高頻電路中的效果會比電解電容來的好,在長期高熱環境中的可靠性也比電解來的優秀。在大間的電子材料行才會有,其中也會分台製跟日製,一樣是日本的比較貴。日本製約比台製貴約5~10元。
為解決電解電容不耐高溫的問題,便有了固態電容的誕生。之所以叫做固態,正是因為其內部已經不含水,使用導電性高分子材料作為正負極之間的介電材料,充放電反應比電解電容更快,也比電解電容更耐高低溫(電解電容低溫時正負離子移動速度較常溫緩慢)。但目前這種電容的價格較高,容值及耐壓特性也比不上電解電容。
固態電容比較明顯的特徵就是一顆圓柱狀的金屬物體,外面不再加收縮膜,直接將資訊印在電容頂部。不過這種辨識方法也不是萬能的,像是Sanyo的OS-CON電容外面還是會有收縮膜包著,長的跟電解電容差不多。
▲鉭質電容,SMD封裝
這種電容常常出現在小型產品上,適合以自動化生產,比較小的體積可以使用在空間受限的產品內,例如MP3、筆記型電腦。想買這種電容並不是容易,通常在備貨比較完整的店家才會有,就算有賣,規格可能也不齊全,入手難度頗高。價格約20~30元之間。
最後一種常用的電容便是常常會在筆電內所看到的鉭質(陶瓷)電容,因為筆電內部空間有限,要塞電解或是固態電容進去比較困難,所以便會採用此種封裝體積較小的電容。外觀會是跟一顆米粒大小差不多的長方體固形物。

電容怎麼挑

以電解電容來說,你可以在一般電子材料行找到這個圓柱狀的物體,加上一長一短的金屬接腳。在被動電子元件(不對訊號做處理的零件)的規則裡,比較長的那隻接腳會是電路上的正極,另一隻接腳即為負極(負極那一側也會印上「-」標誌)。接下來請觀察電容上塑膠膜的資訊,最少都會標示3個部份:溫度、耐壓及容值。溫度(℃)指的是這顆電容所能承受的最高運作溫度,耐壓(V)指的是這顆電容可以承受到多高的電壓而不損毀,容值(uF)部份就是這顆電容的蓄電量,也就相當於水庫蓄水量的意思。其他文字部分就是廠商對於這顆電容的批號標示,等級,牌子之類等等。
大部分的固態電容不會再外包那一層收縮膜,所以標示會直接印在鋁製外殼上,一樣是長腳為正極,短腳為負極。但在負極那端不再用負號標示,而是直接印上一個顏色來標明,也同樣的會有容值及耐壓的標示,但不再有溫度標示。
小型的鉭質電容因為能印上資訊的面積太小了,通常只會在上面註明容值以及正負極(有顏色標示或是有「+」記號的那端為正極),但是我們怎麼知道它的耐壓是多少呢?除了買的時候記下來之外,已經焊在電路板上的只好請出三用電錶大大了。將產品的電源開啟,再將三用電錶的檔位轉到直流檔位,因為鉭質電容耐壓不高的關係,可以直接轉到DC 200V以下進行量測,精準度不夠時再往下轉一檔即可,將三用電錶的探針分別放在鉭質電容的兩端即可量測。
另外在換電容之前,最好先觀察舊電容擺放的正負極方向,如果害怕解焊舊電容後忘記正負極方向的話,請讀者自行在電路板上稍作記號,否則正負極接反的話電容可是會爆炸的!

如何用三用電錶量電壓

▲先將三用電錶的檔位轉至電壓部分(量直流請轉DC,量交流請轉AC)。
▲再將探針置於待測元件正負極兩端,接反沒關係。
▲從螢幕上讀出測量數據,接反的話會變成負值,取絕對值即可。

要換哪一顆

既然越貴的電容越好,那我乾脆買最貴的那種來全部換上就好了啊!其實不然,以同一種電容來說,容值越高的過濾高頻雜訊的能力就越低,充放電的速度也比較慢。不同種類的電容之間也擁有著不可互換的特性,像是電解電容的高耐壓特性尚無法被其他電容完全取代。如果讀者喜歡「高人一等」的感覺,倒是可以換上特性更好的電容,比如說NCC公司的電解電容有許多等級之分,當你不滿意廠商所用的等級時(如KMG),可以往上換更高等級的產品(如KZG)。
但是真的找不到同樣規格的電容來替換怎麼辦呢?找不到相同耐壓值的電容可以用更高耐壓值取代(更高耐壓的電容更大顆,需注意電路板上是否有空間擺放),但是容值部分則不建議以其他規格的電容取代,因為充放電的時間會改變,我們無法預估這個時間的改變會不會對產品運作產生影響。
目前所有的被動式電子零件幾乎都是用兩種形式來封裝:DIP及SMD。DIP就是我們常常在主機板上看到一顆圓筒狀的電容,接腳會貫穿整片電路板,在生產線上需要以人工插件的方式安裝,算是比較老的製作方式。SMD封裝因為體積較小,反而比較適合以機器手臂的方式安裝,比起以往的生產流程更丕需要人力介入,生產速度比較快。接下來就跟筆者一起換裝DIP和SMD電容吧。

延伸閱讀:

(後面還有:有的沒的準備工具)
<!-- pagebreak -->

準備工具一覽

必備工具

烙鐵、烙鐵架:烙鐵的瓦數選擇要視PCB層數而定,印刷電路板是雙面的話就只要40W,如果是主機板那一類的就需要60W(銅箔層數多散熱快)。烙鐵架當然是拿來放烙鐵的,不然被幾百度的溫度燙到可不是開玩笑的。
入手價格:烙鐵170元,烙鐵架50元。
錫:錫是元件和電路板之間的黏著劑,純錫熔點在232°C左右。有分含銀不含銀,含鉛不含鉛。含銀導電性比較好,含鉛熔點比較低,好焊可是有毒,端看你的需求如何。
入手價格:40元。
吸錫器、吸錫線:用以除去錫的工具。吸錫器利用壓力差原理將錫吸走,使用前應將上方壓板壓下。吸錫線則是利用毛細現象將錫吸附在編織銅線的縫隙中。
入手價格:吸錫器60元,吸錫線50元。

讓你事半功倍的工具

斜口鉗:焊上DIP元件時剪去多餘接腳,可以用其他相同功能的工具代替。剪刀也是可以,不過可能剪過幾次後就報廢了。
入手價格:150元。
助焊劑、錫膏:有時錫會很難附著在元件或PCB板上,使用助焊劑可以改善此種情況(還原表面氧化層),錫膏則有類似黏著劑的功效。
入手價格:錫膏35元。
環保去漬油:進行焊接作業後的電路板上面會有一層污漬,可以用牙刷沾一些去漬油來回在板子上刷除,使用時請在通風良好處進行。
入手價格:50元
(後面還有:換裝DIP)
<!-- pagebreak -->

Part 1:換裝DIP

Step 1

將錫取下:將板子翻至背面,一手拿著吸錫器,一手拿著烙鐵,先將吸錫器上方的壓板壓到底,當錫被熔化成液態時將吸錫器靠近焊點,按下釋放鈕,錫就會被吸走。

Step 2

將舊電容取下:仔細瞧右邊已經處理過的焊點,已經可以看見電路板上的孔了。請將兩支接腳的錫都清除乾淨,就可以把電容從正面取下。

Step 3

確認新電容極性:接下來請拿出新的電容,上面會標示那邊為正極,那邊為負極,板子上也會有註明。

Step 4

固定電容:確認極性後把電容插上板子,將其中一隻腳折彎固定。

Step 5

用錫將電容與電路板結合:將錫和烙鐵同時接觸焊點,先焊沒有折的那一隻接腳,焊完後再將已折彎的那隻接腳扶正並焊上。

Step 6

去除過長接腳:使用工具將多餘的接腳剪去,完成!

換裝DIP小撇步

▲筆者最討厭孔洞被塞住的狀況。
如果你的吸錫器吸力不夠,可以一手扶著電容,一手先對一邊的焊點加熱,趁著錫在液態的狀態下輕輕晃動電容,這時被加熱那端的焊點接腳可以稍微移動;然後再對另一側的接腳也做相同的處理方式,做完後再換另一側;就這樣持續輪流加熱個幾次,電容就可以取下。不過加熱時用手接觸電容請小心,烙鐵的高溫會經由電容傳到手上,操作時間不要太長,否則會燙傷,或者是使用其他夾具將電容取下來。
另一種狀況是電容雖然拔下來了,但是PCB上的孔卻被錫塞住,這時請把PCB立起來,固定好使其不會倒下,利用烙鐵在板子孔洞的一邊加熱,另一邊拿著較細的牙籤往洞裡插下去,加熱至牙籤可插入時,先將烙鐵移開,等稍微冷卻後再將牙籤拔出,這時洞就會貫穿,便可以繼續下一步了。
(後面還有:換裝SMD)
<!-- pagebreak -->

Part 2:換裝SMD

Step 1

確認下手目標:原本在板子上的電容,今天要開刀的就是那顆標示220-10的電容(容值220uF,耐壓10V)。

Step 2

將錫除去:首先將吸錫線拉出一小段並放在焊點上,再把烙鐵放在吸錫線上方,等烙鐵的熱把錫熔化後,連同吸錫線一同拿起,你就可以發現錫會因毛細現象附著在線上。在此更換為吸錫線是因為SMD零件緊密排列,用吸錫器無法深入縫隙,也容易把不相干的零件一起吸走。

Step 3

用過請剪除:這段用過的吸錫線就不能再用,必須剪掉換下一段。

Step 4

移除舊電容:兩端都完成後便可把電容拿起來。

Step 5

確認新電容極性:放上新電容時要注意極性,先不拿錫,請先利用烙鐵和板子上殘留下的錫將零件固定住,再將錫補上去。

Step 6

打完收工:換好了,大工告成。

換裝SMD小撇步

筆者認為SMD會比DIP形式的零件來的好處理(因為PCB上放DIP的孔洞有時很難清乾淨),只是要小心手不能抖,手抖的話很容易不小心把附近的其他小零件給弄掉或短路。SMD若是遇到錫吸不起來時比較容易搞定,使用一個小夾子夾住欲更換零件,在烙鐵熔化錫時輕輕往上拉,電容兩端交錯進行,操作個幾次就可以拿起來。之後再利用吸錫器或吸錫線將PCB上多餘的錫除去。
另外有一點要注意的是不要讓烙鐵接觸零件或是PCB太久,以免高溫燒毀件,尤其是SMD的零件,因為體積小,一旦受熱溫度上升很快,更容易損毀。更換零件時也要注意別硬扯,把PCB上的線路扯壞。

EeePC再戰十年

把記憶體供電部分空焊的電容等元件加上去之後,懷著既期待又怕焊壞的心情按下電源開關,呼~好險沒爆炸或起火。跑了一些測試程式之後確定沒有再當機或花屏,正式宣告此次土砲成功!最後筆者再提醒大家一次,高溫危險,切記小心操作,畢竟物毀事小,人傷事大啊!

留言

這個網誌中的熱門文章

卡點西德紙 轉印教學

何謂卡點西德? 卡點西德是英文[Cutting Sheel]的中文習慣音譯,材質為Vinyl(乙烯基)。 轉印用的透明貼紙,稱為轉印膜或弱黏性膜, 遮蓋膠膜跟卡點西德不太一樣,遮蓋膠膜材質比較類似玻璃紙那樣,且黏性較弱(較好轉貼), 而卡典西徳材質比較厚且軟,黏用來轉貼比較不好用。 吹風機用來吹一些轉角的地方~ (卡典西德具有伸縮的效用!!) 軟質卡典西德(通常是博士膜) →質軟易延展,用刀開口撕扯只會拉長不易斷 硬質卡典西德(亮面金屬貼紙) →質脆易切割,用刀開口撕扯會撕開到兩半分離 我.......大概是在挑戰YO拔的忍受度極限吧?? 家裡的其他兩間房都貼了,每天要睡覺的主臥怎麼可能被我放過呢??? 今天主臥要用前一篇貼紙改造文內提到的另一種卡典西德貼來做不一樣的變化... 有別於市售的韓式貼,卡典西德是用『轉印』的方法來將貼紙貼上牆面的......有複雜一點點但還不至於太困難啦! 這是買回來的枝鳥圖案原貌  ↓  ↓  ↓ 【步驟一】 先將買回來的卡典西德貼反向捲回鋪平,如果邊邊還是翹翹的,可利用膠帶先在四周固定,避免等一下上膠膜的時候貼歪了~ 【步驟二】 撕下轉印膠膜小心地貼在主體貼紙上~  (轉印膠膜就是買來時會另附的一張透明貼紙,利用它來將卡典西德轉印上去!) 【步驟三】 避免有氣泡產生貼時會醜醜,可拿一張信用卡邊貼邊推... 【步驟四】 為了等一下能順利貼上,注意轉印膠膜必須完全地與卡典西德貼密合,可以在圖案上來回多刮幾下! 初步完成圖 (轉印膠膜完全貼在卡典西德貼上了) (照片反光就是因為上面貼了轉印膠膜的關係) 接著, 【步驟五】 可利用剪刀將圖案拆解成幾部分以方便黏貼...   【步驟六】 先利用透明膠帶在牆面上固定住完成構圖 (因為卡典西德一但貼上就無法重複使用了!) 所以圖的位置,方向,高度一定要先確認好,不然歪掉就很難救了.........尤其一個人貼的話。   【步驟七】 位置確認後,撕下膠膜,然後貼上! 為避免有泡泡產生,一...

NO3 爆紅處理

漢寶哥對氮循環的解讀如下 魚飼料→NH3/4氨氮 →NO2亞硝酸→NO3硝酸鹽→ N2 O2→重新成為生產者的食物→消費者→魚飼料 簡單的說呢  就是飼料丟下去以後  可能再轉換為氧與氮 回到大氣中 並且  藉由固氮作用  或是其他的作用   繼續回到生產者體內(植物、藻類等) 當然啦  植物本身也會吸收氨跟硝酸鹽   其實  關鍵在於剛剛提過的  某個   特定條件 這個兩尺立方缸的後面背濾槽 因為太高了  所以水流其實會有死角 也因為這個死角的存在   漢寶哥得以讓他累積大便殘餌等物 讓NO3能夠大量出現    不過這個做法不建議模仿,因為如果弄得不好  可能出來的不是NO3 會先NH3/4爆給你看 塞滿滿的一大坨  將近半格中間濾槽的厚底泥,因為無法進入過濾器   而只能淤積  無法快速分解 不過也不至於出現太危險的毒物 就是NO3爆到滿滿的而已 飼料殘餌都堆在水流死角處 這樣堆  真的非常不建議   哈哈    這就是疏於管理的飼養者的缸子 所以呢  如果你配備了厭氧 脫氮等相關產品 但是卻無法順利降低NO3 首先要思考的路徑是 1.是否有足夠時間給該產品作用 2.是否有完全照指示的把該產品正確使用 3.是否NO3產出速度高於轉換速度(通常是因為過量的沉積物如本次實驗)  比較需要注意的是第三點 如果是這樣  就要設法減少汙染物投入 若無法減少投餵量 那就要加強前端置換了(物理過濾) 或是考慮使用吸附濾材(物理或化學) 不過呢     最重要的還是日常管理 不要讓缸子裏面積了一堆有的沒有的東西 才是維護缸子的不二法門...別等NO3爆發到不可收拾   才想到要化除他 來不及了!! OK  如果你真的不想定期換水怎麼辦呢? 以下適用於淡海水缸喔~ 1.爆植水草、海藻、海草類 2.製造恰到好處的微厭氧區並配合3. 3.使用NO3化...

音源線品質差異

線材其實只有三個指標  電阻  電容  電感  (鬼神)  我們希望 電阻越小越好,線路損耗少  我們希望電感電容也越小越好,這樣線材對信號頻率沒有影響  鬼神----我不信  為了減小電阻,顯然 減少長度 最有效,增加面積次之,音樂信號是交流有 高頻 成分的,而線材在高頻時有"趨膚效應" ,也就是電流只流過線材表面,這樣會減少實際面積,我們用 多芯線 ,來增加表面積.  為了減少電容電感的影響,我們希望線盡量不要彎曲折疊---還是要短  線徑越細聲音單薄?  單薄:我想應該用頻率成分來表示.信號在傳遞地過程中頻率變少了或某些頻率地聲音變弱了,這樣出來的聽感稱為單薄  飽滿:原來有的沒有流失  原來沒有的也不能加進來啊.  是否就是線越粗越好呢?這是問題的關鍵  假設喇叭阻抗是8歐,音圈直流電阻約7.2歐,如果線材電阻小於1/100=0.072歐  應該說對聲音影響很小很小(聽不出來)  其實通常很隨便的喇叭線就可以滿足以上要求  除非你要拉很長地距離  追求高級喇叭線是病態  我不相信誰可以聽出4個9跟6個九的差別  能聽出銅線跟銀線的差異?----是神  鍍金接頭:確實 金導電性比銅好,但是鍍金的目的主要是防止氧化生鏽 ,如果沒有氧化,接觸電阻是可以忽略的.