2017年 12月 の投稿一覧

前回は電解コンデンサの温度による影響を説明しました。

今回は積層セラミックコンデンサについて説明したいと思います。

積層セラミックコンデンサも温度によって「容量」が変化してしまいます。

しかも、温度が低ければ小さくなって、温度が高くなれば大きくなる、というようなわかりやすい関係ばかりではありません。

積層セラミックコンデンサには「温度特性」が規定されていて、いろいろあります。

・非常に安定していて温度が変化してもほとんど容量が変わらないもの

・低温で容量が減り、高温で容量が増えるもの

・常温あたりで容量が最大になり、低温でも高温でも容量が小さくなるもの

非常に厄介に思えますが、面倒くさいゆえに積層セラミックコンデンサはきちんと温度特性が公開されています。

電解コンデンサは温度特性が公開されていることは少なく、当て推量で扱わないといけません。

しかし、積セラは資料がきちんとあるので、特性としては面倒ですが事前の検討はとてもやりやすいのです。

ということで、積セラを扱う時、とくに容量の変化に敏感な回路に積セラを使うときは、データシートを見て温度特性を確認しましょう！

以上、小田切でした。

実は電解コンデンサに限らず他のコンデンサも温度で特性が変わるのですが……

今回はわかりやすい電解コンデンサについて説明したいと思います。

電解コンデンサは電解液に浸されていますので、その液体の温度が下がると電子が動きにくくなります。

ということで、一般的に温度が低いほど性能が悪化します。

◯静電容量

温度が低いと、なんと静電容量自体が小さくなります。

◯ESR（内部抵抗）

温度が低いと電解液の動きが悪くなって、内部抵抗が大きくなります。

◯漏れ電流

この要素だけ逆です。

温度が高いほど大きくなります。

こんな特性を持っていますので、電解コンデンサをパスコンとして使った場合、こんなことが実際に置きます。

１，温度が低くなるとノイズが大きくなる。

２，温度が低くなると正常に動かない（古くなった家電やパソコンでもたまに起こります）

３，温度が高くなると漏れ電流が大きくなってオーディオ回路などが正常動作しない

４，温度が高くなると漏れ電流が大きくなって電池が早く終る

こんな風に低温でも高温でもやっかいなものなんです。

以上、小田切でした。

もともと普通の「はんだ」には鉛が含まれています。

この「鉛ハンダ」は、溶けやすいしハンダしやすくて大変結構なものなのですが、環境保全の観点で「鉛」が問題になりました。

そのまま捨てられると鉛が土に染み込んでしまい、環境汚染の元になるからです。

ということで、鉛を含まない「鉛フリーはんだ」というものが生まれました。

今ではほとんどの製品では「鉛フリーはんだ」を使用していて、従来の「鉛ハンダ」を使用することなどほとんどありません。

（経験上、見たことありません）

電子部品も大抵「鉛フリー対応」と書かれています。

ところが、鉛フリーはんだは、扱いにくいんです。

融点が高いので、鉛ハンダより溶けにくく、鉛ハンダより高出力のこてが必要になります。

（実際やってみると「なんだこのハンダ。全然溶けないぞ」って感じます）

さらに濡れ性が悪くて、いい感じにするするっと流れてくれません。

鉛ハンダで綺麗にハンダできていた感覚で扱っても、なかなか綺麗にハンダできません。

ということで、業務で扱うなら鉛フリーを使う以外に手はないのですが、アマチュアで扱うなら正直従来の「鉛ハンダ」のほうが圧倒的に扱いやすいです。

もし、鉛フリーはんだで苦しんでいたら、鉛ハンダを買って試してみるのも手です。

以上、小田切でした。

量産品の基板に部品を搭載するのは実装マシンです。

１，基板にはんだペーストを塗り

２，はんだペーストの上から実装マシンが部品を搭載し、

３，リフロー炉に入れてはんだペーストに熱が入ってハンダが固まり、

４，いっちょ完成！

ということです。

「人がやるのではなく、メカがやるんだから部品なんてそんなずれないでしょ。実装精度とか気にしなくても大丈夫でしょ」

だいたいはそうなんです。

0603みたいな1mmよりはるかに小さい部品でもだいたい大丈夫です。

0.5mmピッチのめっちゃ細かいピンが出ているICでもだいたい大丈夫です。

が……実は鬼門が有ります。

実装マシンくんはとても正確です。

上下左右のズレなんて0.1mm程度です。

ところが、はんだペーストに載った後はんだペーストの上で部品がぬる～と動いてしまうのです。

これはどんなに実装マシンの精度が良くても関係ありません。

「絶望的じゃないか！」

実は大抵の場合問題ありません。

はんだペーストの上に部品の端子が載ると、粘性があるので端子ははんだペーストの中で上下左右に移動しても外れることはないのです。

・実装マシンくんが超絶精度で、超絶小さいパッドに塗られたはんだペーストの中央に超絶小さい部品の端子をきっちり置く

↓

・部品がはんだペーストの上でちょっと滑る

↓

・部品の端子がパッドの中央からずれる（でもパッドからは外れない）

↓

・この状態で炉に入って固定される

とこのように、多少ずれてもパッド内での話であり、電気的にはなんの問題もないわけです。

「なんだよ驚かせやがって。何の問題もないんじゃないか」

ところが電気的にはOKだけじゃだめなのがあるんです。

「コネクタ」です。

パッド内で端子が移動するだけなので電気的には問題ありませんが、位置がずれてしまいます。

通常、縦横方向のズレはあんまり問題ありません。

問題は回転です。

僅かに2-3度ずれただけでもダメになる場合があります。

例えば、こんな基板を考えましょう。

・PCI-EXPRESSのコネクタがついている

・その数cm先にPCI-EXPRESSカード固定用のネジ穴が開けてある。

はい、ここでPCI-EXPRESSのコネクタが2-3度でも回ったらどうなりますか。

PCI-EXPRESSカードを指した時、カードのネジ穴と基板のネジ穴が合わなくなります。

つまり、アウト！

ということで、少しでも位置がずれたらアウトなコネクタを扱うとき「だけ」は実装精度を気にしないといけません。

以上、小田切でした。

基板の各部をテスターで当たって「ショートをチェックする」というときがあると思います。

しかし、思いませんか？

「ショートっていうけど、何Ωならショートなんだ？」

0Ωならもちろんショートですが、実際はそんなことはありません。

どんなに小さくても0.7Ωなど、少しの抵抗値はあります。

1Ωはショート？

10Ωはショート？

100Ωはショート？

実は絶対値がありません。

その回路によります。

例えば、意図的なショートがあります。

「ショートが正解」のケースです。

ある電源と別の電源を1Ω抵抗で接続しているなど。

そのときは、その1Ω＋測定誤差の範囲内がショートになります。

不具合によるショートもあります。

「ショートが不正解」のケースです。

このときは逆に「正解」を決めてから、ショートの意味を決めます。

例えば、正常状態で抜き取り検査をして抵抗値が1kΩ±50Ωの回路があるとしましょう。

すると、ショートとは明らかにこれより小さい場合になります。

もしココが具体的な抵抗などで決まっているのであれば、この値からずれるわけがありません。

なので、「950Ω以下はショート」と決めてしまっても良いわけです。

しかし、電源回路の＋とーの場合はコンデンサの特性のばらつきなどで大きく変化してしまうので、あまり厳しくしてしまうと今後正常品が不良になってしまうかもしれません。

ということで、十分余裕をもたせます。

ここはその会社によると思いますが、500Ω,100Ω,50Ωなど1kΩより十分に小さな値にします。

つまり、「想定している値より小さければショート」ということにしてしまうのです。

こんな風に、場合によってショートが示している抵抗値はかなり変わります。

以上、小田切でした。