21世紀に電解コンデンサはどうなりましたか？

私たちは時々見ることができます数十年前のコンデンサ（例えばソ連で行われたものとしては）まだ取り組んでいます。それらは大きくて重いが、耐久性があり、乾燥しない。運がよければ、最新のアルミニウムコンデンサは約11年間使用できます。その後、乾燥して静かに故障します。コンデンサーが3〜4年で故障した2000年代初期のデバイスを覚えています。必ずしもローエンドデバイスではありません（1つの例は、2000年に240米ドル相当のE-TECH ICE-200ケーブルモデムです）。電解コンデンサの故障による修理は当たり前になり、1980年代には特徴的ではありませんでした。

この1990年代の劣化は、安価な大量生産によって引き起こされたのでしょうか？または、小型化に関連する十分にテストされていない技術によって？それとも、多くのメーカーは気にしませんか？

傾向は今では逆転しており、最近のコンデンサは1994〜2002年のコンデンサよりも少し優れているようです。専門家はそれを確認できますか？

特に台湾の大手メーカーによって、多くのコンデンサが危険な電解質で作られていた時代がありました。コンデンサは、新品の場合、さまざまなテストで問題なく見えましたが、十分に老化しませんでした。コンデンサが故障し、高い故障率が知られるまでに数年かかったため、人々が問題があることに気付く前に、非常に多くのコンデンサが製造され、物に組み込まれていました。その後、物事が流通するのにさらに数年かかりました。

これらのメーカーが電解質の問題を抱えていた正確な理由は完全には明らかではない。彼らは、日本で開発され、非常にうまく機能していた新しい水ベースの電解質を使用していました。おそらく、安価なメーカーは、日本の研究を再現（またはリッピング）している間に何かを見逃したり、コーナーを切ったりしたのでしょう。

影響を受けるコンデンサのタイプは、安価で容量が大きく、低ESRのコンデンサでした。これらは膨大な数の消費者向けデバイスに見られる種類であるため、この問題はより広いコミュニティで知られるようになりました。さらに、これらのコンデンサの故障モードは破裂し、通気するため、電子機器に不慣れな人でも、マザーボードの動作が停止したときにどのコンポーネントが故障しているかを簡単に確認できました。

ウィキペディアにはそれについての記事があります：Capacitor Plague

産業スパイが間違っていました。事実の何年も後に検証されました。

それはほぼ最初から疑われていたが。（オリジナルはWebから削除されているため、The Wayback Machineの記事提供）

基本的な話：G​​uyは日本のコンデンサメーカーRubyconを退職し、中国の会社で働き、高性能アルミニウム電解コンデンサの電解液の処方箋のコピーを彼と一緒に持って行きます。

後に、彼の中国人スタッフの一部は去り、台湾のコンデンサーメーカーに勤めます。彼らはまた、Rubyconの公式のコピーを取りましたが、途中でそれをマングルしました。

そのため、台湾のメーカーは、Rubyconの式を使用して製造された、価値のある高品質のキャップを製造すると考えています。彼はそれらを良い価格で販売していますが、Rubyconよりも安く、同じ品質を約束しています。

多くの企業がこれらのキャップを購入して設置すると、物事は大失敗し始めます。

70年代中、MTBFのMil-Std-HDBK217計算には、回路のESRと逆の加速係数が含まれていました。これは、サージ電流と熱上昇を暗示しており、局所的な劣化のArhennius効果に続いています。ガス放出は、ふたが膨らんだ初期の早期警告です。

また、材料コストの圧力により低コストと低ESR部品が要求されたため、SMPS開発が増加していることを思い出してください。これは、高効率コンバータを得るために、回路ESRの自然故障モードを無視することを意味します。

そのため、SMPSキャップの故障が増加する傾向は、設計者がESRの経年劣化の影響と、自己発熱に伴う固有の熱暴走を無視していることに一部起因します。

確かに、箔のESRを下げるために、導体の表面仕上げと同様に、新しい技術の電解質が改善されました。ロシアのような場所からタンタルのコストが上昇したため、企業はアルミニウム電解質への切り替えを余儀なくされました。

根本原因が以下の場合、ケースごとにMTBFを評価する必要があります。

• 悪いデザイン、
• 悪い部分、
• 不良プロセス（酸性残留物のないクリーンフラックスまたはアクアクリーンフラックス、リフロープロファイルでの過剰な熱スパイクなど）。

ハイエンドモデムは、MTBF検証が社内で行われた高品質の認定部品を使用しているかどうかを検証せず、サプライヤを信頼しているだけかもしれません。

一般に、最高のコンデンサMTBFは、長寿命部品に必要なQAの信頼性とプロセス制御検証の努力により、日本、台湾、中国の企業から3番目に遠いものです。材料の汚染は、キャップ製造の主な原因です。

****アルミニウム電解の最大の改善点は、充電/放電時定数T = ESR x Cが低ESRグレードのタンタルと同じかそれ以上に低下したことです。次に、低ESRである必要があるキャップを選択し、大きなブリッジキャップの10倍の値で10個の部品を比較するときに、これを計算する必要があります。小さい場合は、ESRが低くなり、SRFが高くなるか、同じサイズの電圧とファミリで同じ一定のTが得られる可能性があります。
超低ESRキャップ。現在は<1〜20usですが、汎用は100usから> 1msです****

主な理由は次のとおりです。

• 1999年から2002年のコンデンサーのペスト–盗まれたRubycon Inc.の電解液の処方を再現しようとしたが、これはうまくいかなかった。
• それ以外の場合、電解質の組成を変更します。より多くのH ₂ O（より低いESRを得るのに有用）はそれをより腐食性にします。
• 電子機器の量産化によるコストの最適化。
• 設計、プロセス、または低品質材料のエラー。品質管理が悪い。

1つの理由は、コンデンサ自体ではなく、コンデンサの周囲の回路に関係している可能性があります。1980年頃まで、ほとんどの電源は主周波数（50または60 Hz）で動作し、ダイオードブリッジの後に大きなフィルターコンデンサーを使用し、リニアポストレギュレーターはほとんどDCでいくつかのコンデンサーを使用し、モールのみACコンポーネント。コンデンサ内のRMS電流によるトラブルはそれほど多くありません。また、ESRが低い場合でも、内部抵抗が高い場合でも、コンデンサ自体はあまり熱くならないため、それほど大きな問題ではありませんでした。

その後、スイッチモード電源（およびポイントオブロード降圧コンバータを含むポストレギュレータ）の人気が高まり、使用するコンデンサにはるかに大きなRMS電流を流しました。したがって、コンデンサの正しい選択がますます重要になり、賢明でない設計上の決定がより重要になりました。また、小型化により、より多くのコンポーネントがより小さなエンクロージャになり、放熱がより重要になります。デバイスを小さくするほど、熱に敏感なコンデンサから高温の​​部品を分離することが難しくなります。大きなヒートシンクの横にある定格2000 h / 105°Cの小型（直径5 mm）10 µF / 16 Vコンデンサですか？悪いアイデア。5000 h / 105°Cの定格（直径25 mm）の47 µF / 400 Vコンデンサをスイッチング電源のクールスポットに配置しますか？目立った問題になることさえないかもしれません。

また、しばらくの間、回路はコンデンサ技術の進歩が追いつくことができる以上のものを要求していたかもしれません。設計者は、I _RMS定格と内部加熱の重要性に気付いていなかったかもしれません。一定の圧力を加えて、コンポーネントのコストを節約します。コンデンサがより高価なコンポーネントになる傾向があるという事実を考慮し、これがペニーカウントに関してキャップがフォーカスエリアになると結論付け、あなたは良い説明を持っています。

公平を期すために、それはキャップだけでなく、全体的な設計と、ますます要求の厳しい回路におけるキャップのアプリケーションでもあります。

そうは言っても、私は何年も問題なく商用スイッチング電源を備えたいくつかのデバイスを喜んで使用しており、かなりの量のコンデンサーも交換しました（例えば、高品質のリールツーリールのようなもので、リールテープレコーダーまたはテストおよび測定機器）。

その後、セラミックコンデンサが追いついています。2005年頃までは、1206 SMDパッケージで25 Vで22 µFは一般的ではありませんでした。現在、電解キャップまたはタンタルタイプの代わりにそれらを使用でき、さらに多くのお金を費やすことはできません。これにより、非常に優れた全体的な設計決定が可能になります：タンタルキャップを回避します（非常に小さなものでも、電流または電圧スパイクに非常に敏感であるためです。通常、はるかに長い耐用年数を持っている缶。他のすべてのために良いセラミックキャップを取ります。

コンデンサは、経年劣化のために故障モードで大きく異なります。実際、古い設計が常に優れていたことは事実ではありません。

ヴィンテージ機器を修理する人々は、ほとんどの場合、特定のコンデンサをテストせずに交換し、念のため他のコンデンサをテストします。

たとえば、古いワックスの長方形は、古いアンプをひび割れて開けた場合、ほとんど有毒な埋め立て地です。彼らは仕様外に熟成しているでしょう。言うまでもなく、同じ機器は数十年にわたって変化する特定の主電源電圧を想定しており、これは新しい場合でも定格仕様をはるかに超える電力または高電圧信号またはデカップリングキャップを駆動します。

しかし、他の人が指摘したように、それは複雑なことです。材料、製造、市場はすべて大きく変化しており、業界全体に影響を与えています。ただし、一般的に、数千単位で特定の価格帯にある最新のコンデンサは、過去の同じデバイスよりもはるかに優れています。

これに関する私の唯一の参考文献は、SE.EEサイドバーで見られるMr. Carlson's LabのようなYouTubeチャンネルです！