B34f7396cce7c5656df296fc2ebbd35e 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:

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(後面還有:有的沒的準備工具)

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jih
1.  jih (發表於 2012年6月15日 14:05)
大大:妳的換裝SMD
第二張圖烙鐵已經將一個白色的插Pin燒成變形了^^
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2.  @@ (發表於 2012年6月15日 14:25)
小編沒順便介紹落鐵的保養~~不然到後來會像圖中一樣生鏽變黑
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3.  小心 (發表於 2012年6月15日 14:36)
看到標題,我笑了!!
以前換電容是因為實際需要,現在換電容竟然是為了表現自己夠MAN。如果做事情事為了讓人覺得自己是個男人,不如去露鳥比較直接?
小y
4.  小y (發表於 2012年6月15日 14:52)
電路板上空焊不是偷料,
有時候是為了EMI或HW調整需求而預留的,
亂上的話有可能會出問題唷!
不要再看到空焊就亂喊省料cost down!
小y
5.  小y (發表於 2012年6月15日 14:57)
在layout階段,
如果不預留電容位置,
後面Debug時不是得用音波刀切開就是得接飛線很麻煩,
所以通常會先灑一堆電容預留。
後面出貨時因為每個客戶SPEC不同,
例如EMI合國內標準或法規線以下6dB兩者相比,
後者就比前者嚴格很多,
所以該上的solution也會有差,
沒上到元件的就變成空焊,
但這跟耐用程度或產品品質是沒有相關的,
只是為了跟想通過的法規等級有關。
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6.  markscat (發表於 2012年6月15日 15:12)
好髒的烙鐵頭,是怎麼弄可以弄成那個樣子的?你是拿去燒塑膠是不是?╮(╯_╰)╭
烙鐵不用的時候,在拔電之後趁著餘溫,用銲錫『清洗』一下烙鐵頭,這樣才不會氧化。
但當烙鐵頭已經氧化的話,可以拿廚房用的金剛刷,在上頭戳個幾下,然後再馬上鍍錫;但實在無力回天的話……
啥?換支烙鐵?
你有錢,你去換。
換個烙鐵頭就好了,幹麼換整隻烙鐵?
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8.  小心 (發表於 2012年6月15日 17:25)
※ 引述《SRC》的留言:
> 我很娘,可是我自己換電容 ....

哈哈哈哈哈
超幽默
所以你現在始變MAN了?
哈哈(≧▽≦)
walafish
9.  walafish (發表於 2012年6月15日 18:20)
如果有看過電子工廠的生產線,看照片也可以,就知道在生產線上拿烙鐵的是到底是男的多還是女的多
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10.  小李 (發表於 2012年6月15日 19:12)
以前只能看那些電腦高手在玩,自己好像都無緣接觸。
但看完這篇文章後,感覺就變的容易多了。
我覺得這篇文章超棒的,作者真的很厲害。
氣象部落客勞倫斯
11.  氣象部落客勞倫斯 (發表於 2012年6月15日 19:25)
大家用輕鬆的心情看看標題就好啦<( ̄︶ ̄)>
其實標題只是想提起大家的勇氣 勇於嘗試DIY的精神
且本篇主旨是DIY換電容 與生產線上作業員的性別無關
希望各位不要做過多的聯想

烙鐵的保養教學
倒是是個不錯的提議(≧▽≦)
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12.  不爽不要看 (發表於 2012年6月15日 22:42)
好好一篇文章卻被戰莫名其妙的標題跟烙鐵...
是看不懂還是沒地方可以酸了嗎?
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13.  外行人看戲就好 (發表於 2012年6月15日 23:30)
你用這種空間這麼大的舊板子來示範
現在設備板子元件間隙都很小,很多還是多層板的
哪來這麼大空間給你銲
換電容還是花點小錢給有專門機絲的專家弄吧
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14.  JOE (發表於 2012年6月16日 00:28)
吸錫的部分真的不容易阿,手會一直抖。
烙鐵似乎是髒了點.....
R.F.
15.  R.F. (發表於 2012年6月16日 01:44)
回應各網友的問題

1.烙鐵頭太髒?
小編實在是很不會保養烙鐵頭,老是弄得過熱氧化掉,不過就像其他網友回應的,用其他工具把氧化部分刮掉就可以再使用,所以並不是很在意頭黑掉這種事(烙鐵頭黑掉是小編助焊劑塗太多XD)。

2.插pin變形?
它沒有變形啦,那是麥克筆的痕跡。

3.拿烙鐵到底是男的多還是女的多?
生產線上的確是以女性較多。

4.空焊=偷料?
空焊的確並不直接等於偷料,如果等效並聯電阻可以使用2顆電容來達成,當然就不用去使用4顆電容提高成本。可是小編遇到的狀況,的確是加上了電容後就不再當機;至於這是不是偷料,第一個知道內幕的我不能說,第二個知道的人已經被滅口,第三個人我不知道是誰XD。

5.標題下不好?
標題是已經改過的版本,本來還想下「爆電容一聲除舊歲」之類的,但最近不是過年而作罷。小編沒有貶抑女性的意思,也不是沙文主義者(淚奔……)。

6.拿大空間板子來示範似乎不妥?
這位讀者沒有看到最後嗎?SMD的部分施作面積大約只有0.3x0.6cm,夠小了吧。
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16.  ㄌㄑㄏ (發表於 2012年6月16日 02:45)
陶瓷電容跟鉭質電容是不一樣的東西吧...
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17.     (發表於 2012年6月16日 12:58)
※ 引述《小心》的留言:
> 看到標題,我笑了!!
> 以前換電容是因為實際需要,現在換電容竟然是為了表現自己夠MAN。如果做事情事為了讓人覺得自己是個男人,不如去露鳥比較直接?

顫液好深 (⊙ˍ⊙)
小y
19.  小y (發表於 2012年6月18日 10:35)
0603的SMD算大喔...
那是給新人練習用的
基本款是0402
手機廠的朋友在玩0201.....= ="
單顆的都算好玩
【排】字開頭的光那些針腳接點不會短路
(不用熱風槍的話....)
就有得玩了.....^^

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