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

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▲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。

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▲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。

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▲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

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▲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)。

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▲再將探針置於待測元件正負極兩端,接反沒關係。

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▲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)。

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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。

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(後面還有:有的沒的準備工具)

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21.  yoyoman (發表於 2012年8月26日 00:15)
請問一下,圖中換的那顆電容下面,
有一排米色,黑色的元件,也是電容嗎(⊙ˍ⊙)
R.F.
22.  R.F. (發表於 2012年8月26日 14:20)
※ 引述《yoyoman》的留言:
> 請問一下,圖中換的那顆電容下面,
> 有一排米色,黑色的元件,也是電容嗎(⊙ˍ⊙)

米色的元件為積層陶瓷電容(MLCC)
黑色為電阻

但也有例外的狀況,需要從電路上判斷,或者實際使用工具量測
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23.  yoyoman (發表於 2012年8月27日 23:12)
謝謝~~R.F.,那在請問一下,米色的那顆mlcc
用三用電表,打到電阻檔,去量會嗶~嗶~叫
表示那顆mlcc是好的還是壞了(⊙ˍ⊙)
R.F.
24.  R.F. (發表於 2012年8月28日 11:01)
※ 引述《yoyoman》的留言:
> 謝謝~~R.F.,那在請問一下,米色的那顆mlcc
> 用三用電表,打到電阻檔,去量會嗶~嗶~叫
> 表示那顆mlcc是好的還是壞了(⊙ˍ⊙)

使用電阻檔量測電容,在一開始量測時會呈現短路狀態(因為電容正經由電表充電),過一陣子之後的電阻應該會無限大(因為充電完畢,不再有電流經過)

如果三用電表會逼逼叫,應該是代表這隻電表有短路保護措施,無法得知電容是否損毀,電容還是需要專用的電容表去量測
norman
26.  norman (發表於 2012年9月09日 23:41)
※ 引述《R.F.》的留言:
> 如果三用電表會逼逼叫,應該是代表這隻電表有短路保護措施,無法得知電容是否損毀,電容還是需要專用的電容表去量測

某些電表有導通指示功能, 量得阻值低於某程度時會發出嗶聲, 方便使用者無需移開視線去看電表也能知道是否導通, 並非短路保護...

(有些機種此音響功能有獨立檔位, 要切過去才會叫)

電阻檔是不需要短路保護的, 就算一直短路, 也只是電力耗得快點而已... (還記得電阻檔歸零的動作嗎?)

Lucifer
27.  Lucifer (發表於 2015年9月18日 00:05)
謝謝版大教學:
a.對生手(我)來說,確實很受用;
b.每個領域都有入門,初級,中階,高階之分,對人有益的都值得推崇,教學也是,批評也是,都可增廣見聞:)
SAM
28.  SAM (發表於 2016年12月21日 12:25)
NCC的KMG跟KZG的DF完全不一樣,這樣換不會有問題嗎...?(⊙ˍ⊙)

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