ロジック基板内のコンデンサーは何故壊れる？

質問

ロジック基板内のコンデンサーは加電流が流れると、燃える（こげる）のでしょうか？動作しなくなるのは理解するのですが、燃える（こげる）のはどうでしょうか？
このメカニズムを詳しく知りたいのですが？
どなたか教えて頂けませんか？

回答No.4

nobe · ベストアンサー

#3の者です。
補足です。
飽和状態を超えてスパーク等による通電が始まると、スパーク自体の熱と、当然電極自体の定格も超えるため発熱します。金属の配線でも僅かの抵抗があり、これが定格の基準になっていて、定格内の許容量を超えると配線自体も発熱を始めます。通常なら、この電極自体の発熱はさほど問題にはなりませんが、スパーク時の発熱量があるため電極や絶縁部材の発火点に達して燃えてしまいます。

これらを防ぐには、パスコンに定格×２．５倍程度の容量を持たせて発火を防ぐことです。また、電源を設計するときには、必要以上の電流が流れすぎないように、電源経路へデカップリング（パスコン同士の決戦場に低抵抗などを配置して電流制限を行う）を行うなどが有効です。通常、デカップリングはコイルによる方法が一般的ですが、抵抗のほうがＤＣでの動作が期待できて安定しています。このあたりはロジック回路の電源設計、パスコンの配置方法などを記した本などを参考にされると良いでしょう。

回答No.6

nobe

#3,#4,#5のものです。
二重投稿になってしまいました。すみません。
#4は無視して頂いて、#3と#5が回答です。
本当に申し訳ありません。

回答No.5

nobe

#3の者です。
補足です。
飽和状態を超えてスパーク等による通電が始まると、いわばコンデンサではなく直結したような状態になり大電流が通過することになります。こうなると、スパーク自体の熱と、当然電極自体の定格も超えるため発熱しはじめます。金属の配線にも僅かの抵抗があり、これが定格電流の基準になっていますが、定格内の許容量を超えると配線自体も発熱を始めます。通常なら、この電極自体の発熱はさほど問題にはなりませんが、スパーク時の発熱量があるため電極や絶縁部材の発火点に達して燃えてしまいます。

これらを防ぐには、パスコンに定格×２．５倍程度の容量を持たせて発火を防ぐことです。また、電源を設計するときには、必要以上の電流が流れすぎないように、電源経路へデカップリング（パスコン同士の決戦場に低抵抗などを配置して電流制限を行う）を行うなどが有効です。通常、デカップリングはコイルによる方法が一般的ですが、抵抗のほうがＤＣでの動作が期待できて安定しています。このあたりはロジック回路の電源設計、パスコンの配置方法などを記した本などを参考にされると良いでしょう。

お礼

大変遅くなりましたが、理解致しました。ありがとうございました。

回答No.3

nobe

こんにちは。
的外れでなけばよいのですが…。

どういう場所でのコンデンサなのかはわかりませんが、多分、パスコンのことでしょうか？
パスコン＝バイパスコンデンサのことですが、ロジック回路では交流成分をパスコンへ逃がす役目があり、「ローパスフィルタ回路」と同じ原理でノイズの削減等になるわけですね。これらは各デバイスの電源ピンの極近くに１個ずつつけられるのが普通です。

ご承知のように、コンデンサは二枚の金属と、間に絶縁体が入っていますが、これらの素材は定格内の電流で動作したとき耐えられるように出来ています。
コンデンサの原理は高校物理の教科書に頼るとして、通常、プラスとマイナスの電荷が引き付けあう現象とその間に絶縁物があることで、コンデンサは電気を蓄える働きをします。

そこに定格外の電流が流れると、電極に溜まった電荷は飽和状態を超えるため、電極内から溢れた分の電荷が絶縁体を超えて結びつこうとします。
コンデンサの定格＝絶縁体の耐電荷力をさしていますので、この範囲を超えると絶縁体は電荷を通してしまいます。
この結果、一方の電極に溜まった電気全てが一気にもう一方の電極へ流れ込むのですが、絶縁体はもともと導体ではないため空中放電という形で電気が流れ、結果、カミナリのように「スパーク」します。

つまり、コンデンサが「燃える」とき、
その少し前では内部では「スパーク」しているわけですね。

カミナリが落ちると地響きがしたり、雷が落ちた木などは燃えているのを知っていると思います。
電気そのものは目に見えない力ですが、電荷が結集して出来る「スパーク」は物理的な熱と力を生みます。
電気の流れに対する負荷が熱となって現れます。

コンデンサの内部にある絶縁体はこのスパークにより加熱しその熱や力で割れて発火するのです。
当然、絶縁体以外の電極等は発火点がもっと低いので炎を上げて燃えたり解けていたりします。

回答No.2

ChebPAPA

部品（この場合はコンデンサ）に使用されている素材が
加電流により発生した熱エネルギーに耐えられなければ
燃えるでしょう。そのため部品には安全に性能を維持で
きる「定格」があるのですから。

アルミ電解コンデンサなどは内部の液体が煮立って防爆弁
が開き内部の電解液が水蒸気となって噴出します。

補足

回答ありがとうございます。コンデンサーに過電流が流れる原因は偶発的回路不良として、コンデンサー等にて対策は可能でしょうか？
また、この事象はショウガナイことですか？

回答No.1

MetalRack

加電流が流れると、発熱するからです。
発熱すれば、燃えることもあります。