Kondensatorpest är namnet på problemet med den ökade felfrekvensen hos elektrolytiska kondensatorer av aluminium mellan 1999 och 2007, skapade främst av taiwanesiska tillverkare [1] [2] . Problemet orsakades av fel sammansättning av elektrolyten , som genererade väte och orsakade korrosion . Detta åtföljdes av en ökning av trycket inuti kondensorn och en kränkning av dess integritet. Kondensatorfelfrekvensen har varit hög i olika enheter från många välkända elektronikmärken, oftast har kondensatorplågan visat sig i moderkort , grafikkort och datorströmförsörjning .
Felaktiga kondensatorer har varit ett problem sedan de utvecklades, men de första defekta kondensatorerna relaterade till taiwanesiska råvaruproblem rapporterades av facktidningen Passive Component Industry i september 2002 [1] . Kort därefter rapporterade ytterligare två elektroniktidningar om den utbredda användningen av kondensatorer från taiwanesiska tillverkare och för tidigt fel på moderkort [3] [4] .
Dessa publikationer rapporterades av ingenjörer och andra tekniskt intresserade personer, men problemet blev inte utbrett i samhället förrän Cary Holtzman, en amerikansk informationsteknikspecialist, publicerade sin erfarenhet av "läckande kondensatorer" i överklockningsgemenskapen [5] .
Nyheter från Holtzmans utgivning spreds snabbt på Internet och i tidningar. Detta påverkades delvis av bilderna av misslyckade kondensatorer - de var svullna och i vissa fall trasiga. Detta har påverkat många PC-användare och orsakat en lavin av svar i bloggar och webbgemenskaper [4] [6] [7] .
Den snabba spridningen av nyheterna har också lett till att många felinformerade användare har lagt upp bilder på kondensatorer som har gått sönder av skäl som inte har med elektrolyten att göra. [åtta]
De flesta kondensatorer som påverkades av detta problem tillverkades från 1999 till 2003 och misslyckades mellan 2002 och 2005. Problem med kondensatorer gjorda med felaktigt bildad elektrolyt påverkade utrustning tillverkad fram till 2007 [2] .
Stora moderkortstillverkare som Abit [9] , IBM [1] , Dell [10] , Apple , HP och Intel [11] har lidit av felaktiga elektrolytkondensatorer . 2005 spenderade Dell cirka 420 miljoner USD på att diagnostisera och byta ut moderkort [12] [13] . Många andra tillverkare monterade omedvetet och sålde kort med defekta kondensatorer, så effekterna av kondensatorplågan kunde ses runt om i världen.
Alla tillverkare har inte implementerat program för återkallande eller reparation av produkter, så gör-det-själv-reparationsinstruktioner har dykt upp på Internet [14] .
I november/decembernumret 2002 av Passive Component Industry magazine rapporterades det att några stora taiwanesiska tillverkare av elektrolytkondensatorer vägrade att hållas ansvariga för defekta produkter [15] .
Trots bekräftelser på fel från stora företag var det inte möjligt att fastställa källan till de felaktiga komponenterna. Defekta kondensatorer har rapporterats av tidigare okända märken som Tayeh, Choyo eller Chhsi [16] . Dessa varumärken var inte förknippade med välkända företag på något sätt. Felaktiga kondensatorer av välkända märken, om de gick sönder, då av skäl som inte är relaterade till den felaktiga elektrolyten.
Moderkortstillverkaren ABIT Computer Corp. blev den enda tillverkaren som offentligt erkände att dess produkter använde defekta kondensatorer från taiwanesiska kondensatortillverkare [15] . Företaget avslöjade dock inte namnet på det kondensatortillverkande företag som levererade de defekta produkterna.
En artikel från 2003 i The Independent hävdade att orsaken till de felaktiga kondensatorerna faktiskt berodde på en felskoperad formel. 2001 stal en forskare som arbetade för Rubycon Corporation i Japan en felaktigt kopierad elektrolytformel och gick till jobbet för Luminous Town Electric i Kina. Samma år lämnade vetenskapsmannens personal Kina, stal återigen den felaktigt kopierade formeln och flyttade till Taiwan, där de startade sitt eget företag som tillverkar kondensatorer och distribuerar fler defekta kondensatorer [17] .
Elektrolytiska kondensatorer av icke-solid aluminium med felaktigt formad elektrolyt tillhörde huvudsakligen serien av kondensatorer med lågt ekvivalent serieresistans (ESR), låg impedans och hög rippelström. Fördelen med att kondensatorer använder en elektrolyt som består av 70 % vatten eller mer är i synnerhet låga produktionskostnader, eftersom vatten är det billigaste materialet i kondensatorn [18] .
Alla våta kondensatorer åldras med tiden på grund av avdunstning av elektrolyten. Kapacitansen minskar vanligtvis och ESR ökar. Den typiska livslängden för en våtkondensator som är beräknad till 2000 timmar vid 85°C och drivs vid 40°C är cirka 6 år. En kondensator som är klassad för 1000 timmar vid 105°C vid 40°C kan vara över 10 år. Kondensatorer som arbetar vid lägre temperaturer kan ha ännu längre livslängd.
Det är möjligt att betrakta kondensatorer som defekta efter att kapacitansen reducerats till 70 % av det nominella värdet och ESR ökar jämfört med det nominella värdet [19] [20] . Livslängden för en kondensator med en defekt elektrolyt kan vara så lite som två år, en sådan kondensator kan gå sönder i förtid efter att ha nått ungefär 30-50% av sin förväntade livslängd.
De elektriska egenskaperna hos en misslyckad öppen kondensator är följande:
Exponerade kondensatorer håller på att torka ut, oavsett om de har bra eller dålig elektrolyt. De visar alltid låga kapacitansvärden och mycket höga ESR-värden. Torkade kondensatorer är elektriskt värdelösa.
Aluminiumkondensatorer med en felaktig elektrolytformel som slutar fungera utan synliga symtom har vanligtvis två elektriska symtom:
När man inspekterar en trasig elektronisk enhet kan felaktiga kondensatorer lätt kännas igen av tydligt synliga tecken som inkluderar följande [21] :
Läckt elektrolyt kan förväxlas med det lim som används för att skydda kondensatorer från stötar. En mörkbrun eller svart skorpa på en kondensator är vanligtvis ett lim, inte en elektrolyt. Limmet i sig är ofarligt.
Kondensatorpesten orsakades av stölden av elektrolytformeln. En materialforskare som arbetar för Rubycon i Japan lämnade företaget och tog den hemliga vattenbaserade elektrolytformeln för Rubycons kondensatorer i ZA- och ZL-serien, och gick sedan till jobbet för ett kinesiskt företag där han utvecklade en kopia av elektrolyten. Sedan kopierade några anställda som lämnade det kinesiska företaget den ofullständiga versionen av formeln igen och började sälja den till många aluminiumelektrolyttillverkare i Taiwan, vilket ledde till lägre priser för japanska tillverkare [1] [22] . Den saknade viktiga egenutvecklade ingredienser som var nödvändiga för en långsiktig och stabil drift av kondensatorer [4] [21] . Som ett resultat producerades väte inuti kondensorn [23] .
Det fanns inga rättsliga förfaranden relaterade till den påstådda stölden av elektrolytformler. En oberoende laboratorieanalys av defekta kondensatorer visade att för tidigt fel främst berodde på ökat vatteninnehåll och brist på inhibitorer .
Produktionen av väte under kondensatorpesten demonstrerades av två forskare vid University of Maryland som analyserade felaktiga kondensatorer [23] .
De fastställde, med hjälp av jonbyteskromatografi och masspektrometri , att vätgas fanns närvarande i misslyckade kondensatorer, vilket fick kondensatorhöljet att bukta eller brista. Således har det bevisats att oxidationen sker i enlighet med det första steget av bildningen av aluminiumoxid.
Eftersom det är vanligt i elektrolytiska kondensatorer att reducera överskott av väte genom att använda reducerande eller depolariserande föreningar för att lätta på trycket, letade forskarna sedan efter föreningar av denna typ. Inga spår av sådana anslutningar hittades i de defekta kondensatorerna.
I kondensatorer där ökningen av inre tryck var tillräckligt stor för att kondensatorn redan var svullen, men inte öppnad, gick det att mäta elektrolytens pH-värde . Med hjälp av energidispersiv röntgenspektroskopi detekterades aluminium löst i elektrolyten, och aluminium löses endast i alkaliska föreningar. Elektrolyten i defekta taiwanesiska kondensatorer var alkalisk med ett pH på 7 till 8. Bra liknande japanska kondensatorer hade en sur elektrolyt med ett pH på cirka 4.
Inhibitorer används för att skydda aluminium från att lösas upp i en vattenbaserad elektrolyt. De nämns i patent som avser kondensatorer med vattenbaserad elektrolyt [24] . Eftersom det inte fanns några fosfatjoner, och elektrolyten i de testade taiwanesiska kondensatorerna också var alkaliska, saknade kondensatorn tydligt skydd mot interaktion med vatten.