Spis treści:
Żaden sprzęt elektroniczny nie jest wieczny. Prędzej czy później każdy komputer, telefon czy też odkurzacz ulegnie uszkodzeniu. Teoretycznie producenci sprzętów starają się, aby ich urządzenia były jak najbardziej wytrzymałe, choć z tym też bywa rożnie, dziwnym przypadkiem dość częste są sytuacje, w których sprzęt ulega awarii krótko po wygaśnięciu gwarancji. Przyczyn uszkodzeń może być naprawdę wiele i nie sposób ich tu wszystkich wymienić, ale wspomnieć warto, że często pierwszymi elementami, którymi warto się zainteresować, są kondensatory. Te niewielkie gromadzące energie elementy są podstawowym budulcem elektronicznych obwodów i mają to do siebie, że z czasem tracą swoje właściwości. Wymiany kondensatorów są zwyczajną praktyką elektronicznych serwisów, jednak gdy napraw tego rodzaju pojawia się zbyt wiele, budzi to pewne podejrzenia.
Sytuacja tego typu zdarzyła się na początku XXI wieku. W tamtym czasie zaczęło pojawiać się więcej niż zwykle komputerowych płyt głównych, w których uszkodzeniu uległy kondensatory. Klienci skarżyli się, że ich komputery przestały się włączać, inni zwracali uwagę, że pewnego dnia usłyszeli wybuch, sprzęt się wyłączył, a w powietrzu unosił się dziwny, słodki zapach. Sytuacja była dość dziwna, zwłaszcza że owszem, uszkodzenia płyt głównych się zdążały, ale ówcześnie były nader częste. Po dziś dzień sytuacja ta nie został do końca wyjaśniona, ale na jej temat powstała dość ciekawa hipoteza, o której opowiem wam w tym artykule.
Dlaczego kondensatory ulegają uszkodzeniom?
Kondensatory są jednymi z podstawowych pasywnych elementów elektronicznych. Istnieje kilka rodzajów tych komponentów, a jednym z nich są tak zwane elektrolity. Nazwa ta wywodzi się od elektrolitu będącego budulcem tego typu elementów. Kondensator elektrolityczny składa się zazwyczaj z dwóch pasków aluminiowej foli rozdzielonej cienką warstwą porowatego papieru lub bibuły nasączonej elektrolitem. Dodatkowo jeden z aluminiowych pasków pokrywany jest tlenkiem glinu, który pełni rolę izolatora. Całość zwinięta w walec, umieszczana jest w szczelnej obudowie zazwyczaj również wykonanej z aluminium. Jednak, aby kondensator mógł działać, potrzebne są jeszcze zewnętrzne wyprowadzenia, połączone z aluminiowymi okładzinami. Poza tym na górze kondensatora zauważyć można dość często niewielkie nacięcie w formie krzyżyka. Jest to nic innego jak odpowietrznik, który w przypadku nagromadzenia gazu wewnątrz kondensatora ma być miejscem jego ujścia.
Kondensatory elektrolitycznie możemy spotkać dość powszechnie w niemal każdym rodzaju sprzętu elektronicznego. Oferują one całkiem przyzwoitą pojemność jak na swoje wymiary i cenę. Zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku jest ściśle powiązana z powierzchnią jego elektrod, jak i odległością między nimi. Dlatego też producenci starają się, aby oddzielający okładziny kondensatora papier był jak najcieńszy.
Głównym zastosowaniem kondensatorów jest szeroko pojęte „filtrowanie”. Dostępna w sieciowych gniazdkach sinusoida zamieniana jest przez moduły zasilające w prąd stały. Proces ten jednak nie jest wcale taki prosty, po tak zwanym wyprostowaniu napięcia przez prostownik, ten nie jest w zasadzie ani zmienny ani stały. Sygnał ten trzeba wygładzić i do tego służą właśnie kondensatory, ładujące się, gdy napięcie narasta i oddające zgromadzoną energię, gdy to zanika. Podobnie w otoczeniu układów scalonych również możemy spotkać kondensatory. Ich zadaniem jest utrzymanie napięcia w jak najbardziej idealnej formie, tak aby ewentualne zaniki czy wahania nie wpłynęły na pracę krzemowych chipów.
Zasadniczo kondensatory elektrolityczne możemy nazwać elementami elektrochemicznymi, których żywotność jest krótsza w porównaniu do innych typów komponentów magazynujących energię. Z czasem ich właściwości ulegają pogorszeniu, co najlepiej obrazuje pomiar rezystancji szeregowej. Rośnie ona wraz z wiekiem kondensatora przy jednoczesnym spadku pojemności. Sprzymierzeńcami tego procesu są ciepło i wilgoć, dlatego zaleca się, aby kondensatory umieszczać jak najdalej oddających energię radiatorów. Pogorszenie parametrów to jedno, ale kondensatory może uszkodzić się też w bardziej spektakularny sposób. Zadają się bowiem sytuacje, że ten całkowicie traci swoją pojemność i staje się zwarciem w obwodzie. Tego typu sytuacje bywają znacznie bardziej niebezpieczne, bo prąd zwarcia czy też eksplozja kondensatora może uszkodzić pobliskie elementy.
Pierwsze raporty
Pierwsze wzmianki o dość dziwnych sytuacjach z kondensatorami elektrolitycznymi zaczęły pojawiać się mniej więcej pod koniec 2002 roku. Jedną z osób, która nagłośniła całą sprawę, był Gary Headlee, serwisant elektroniki ze stanu Utah. Zwracał on uwagę, że w ciągu roku wymienił prawie 40 tysięcy kondensatorów w 1500 płytach głównych, „Czasami było ich ponad dziesięć dziennie”. Poza tym wadliwe kondensatory pojawiały się dziwnie często też w innych sprzętach takich jak telewizory Mitsubishi, magnetowidy JVC, czy kamery Sony. Dziennikarzem, który jako jeden z pierwszych zainteresował się tą sprawą, był Carey Holzman, efektem jego pracy były pojawiające się od października 2002 roku artykuły, zwracające uwagę, że coś jest nie tak. Co więcej, Holzman zauważył, że awaryjne płyty główne pochodzą głównie z Tajwanu, a dokładniej tam są produkowane, co było pierwszym punktem zaczepienia.
Znacznie szerzej całą sprawę opisał Dennis Zogbi, stawiając jednocześnie dość konkretną hipotezę. W jego tekście opublikowanym na łamach czasopisma „Passive Component Industry” mogliśmy przeczytać dość zaskakującą historię kradzieży chemicznej formuły. Według Zogbiego tajwańskie firmy, z których miały pochodzić wadliwe kondensatory, otrzymały przepis na wodny elektrolit P-50 od byłych pracowników chińskiego zakładu Luminos Town Electric. Natomiast firma ta wcześniej miała odtworzyć formułę chemiczną na bazie wiedzy jednego ze swoich pracowników, który wcześniej pracował w japońskim Rubycon Corporation. Według analizy produkowane w zakładzie Luminos Town kondensatory były jak najbardziej sprawne, a ich jakość była całkiem dobra. Problem polegał na tym, że odchodzący z firmy pracownicy przekazujący dalej przepis na elektrolit nie mieli pełnej wiedzy jak go wytworzyć. Przede wszystkim brakowało w nim dodatków neutralizujących zbierający się w kondensatorach wodór, który z czasem rozrywał obudowy elementów. Co ciekawe Chińczycy z Luminos Town Electric nigdy nie zaprzeczyli „zdobycia” formuły elektrolitu P-50 z japońskiego Rubycon, co przez niektórych uważane jest jako jednoznaczne przyznanie się do nie do końca uczciwej technologicznej rywalizacji. W kolejnych tekstach i wywiadach Zogbi podkreślał, że praktycznie każdy producent elektroniki, którego zakłady zlokalizowane zostały na Tajwanie, został dotknięty problemem wadliwych kondensatorów. Te pozyskiwane były od lokalnych mało znanych producentów – „Tayeh”, „Choyo” czy „Chhsi”, oskarżenia pojawiły się też w odniesieniu do bardziej znanego przedsięciorstwa – Jackcon Capacitor Electronics. Firma jednak dość szybko zdementowała wszelkie plotki informując, że nie produkowali oni kondensatorów przeznaczonych do płyt głównych od 2000 roku. Historia ta może wydawać się dość niesamowita, ale niedługo po jej publikacji redaktorzy IEEE Spectrum, powołując się na branżowe źródła, potwierdzili tezy Zogbiego.
Japoński spisek?
W 2002 roku światowa sprzedaż komputerów osobistych wyniosła ponad 148 milionów egzemplarzy, a tak przynajmniej twierdził rzecznik IBM Ray Gorman. Amerykański gigant był pierwszą firmą, która potwierdziła, że w ich produktach mogły znaleźć się wadliwe kondensatory z Tajwanu. Jednak jednocześnie rzecznik IBM uspokajał, że problem jest raczej niewielki i dotyczy tylko około 1% ich komputerów, co mimo wszystko przy skali sprzedaży nadal było dość sporą liczbą. Innym przedsiębiorstwem, które potwierdziło wadę w kondensatorach, było ABIT. Ten Tajwański producent płyt głównych miał niebywałego pecha, bo już kilka lat wcześniej w 1999 roku wytoczono wobec niego pozew zbiorowy o stosowanie wadliwych komponentów elektronicznych. Po branżowym potwierdzeniu w IEEE Spectrum po raz pierwszy ukazał się artykuł, w którym wprost oskarżono konkretnego producenta o stosowanie wadliwej formuły elektrolitu. Miała to być firma Lien Yan, która jednak bardzo szybko zaprzeczyła wszelkim oskarżeniom. Twierdząc jednocześnie, że cała historia jest tak naprawdę japońskim spiskiem, który ma na celu zaszkodzić Tajwańskiej branży kondensatorów, która opracowuje lepsze, a jednocześnie tańsze produkty.
W 2004 roku Centrum Zaawansowanej Inżynierii na Uniwersytecie w Maryland poproszone zostało o przeprowadzenie szczegółowej i technicznej analizy zagadnienia wadliwych elementów gromadzących energię. Według opublikowanego raportu w elektrolicie Tajwańskich kondensatorów rzeczywiście brakowało odpowiedniego neutralizatora. Jego brak spowodował, że odczyn elektrolitu był bardziej zasadowy, niż być powinien. Z tego powodu tlenek glinu będący dielektrykiem miał tendencję do rozpuszczania się w alkalicznym elektrolicie. To z kolei powodowało, że warstwa izolująca stawała się z czasem coraz cieńsza, a pojemność rosła. Dodatkowo z elektrolitem reagowały też aluminiowe okładziny, a dokładniej zawarte w nich zanieczyszczenia, które wraz z jonami wodoru tworzyły wodorowy gaz.
Nadinterpretacje i teorie spiskowe
Prawdy o „kondensatorowej pladze” z początku XXI wieku nie dowiemy się raczej nigdy. Wiemy, że problem był rzeczywisty, co potwierdziła naukowa analiza, jak i sami producenci sprzętu, którzy korzystali z wadliwych elementów. Niestety jednak wokół tego tematu przez lata narosło też sporo mitów, a w wielu miejscach można znaleźć informację, że w zasadzie, każde uszkodzenie sprzętu z tamtych lat jest winą Tajwańskich kondensatorów. W wielu sytuacjach jest to nadinterpretacja, której najsławniejszym przykładem są awarie elementów w pierwszej konsoli Xbox. Komponenty te w wydanym pod koniec 2001 roku sprzęcie mają tendencje padać po około sześciu latach pracy. Na forach można spotkać się z opinią, że jest to wada elektrolitu w kondensatorach. Problem polega jednak na tym, że w konsoli nie stosowano kondensatorów z Tajwanu, ich producentem był Cooper Industries, amerykańska firma z siedzibą w Teksasie. Co więcej, elementy w Xboxie nie były nawet kondensatorami aluminiowymi. Ich elektrody wykonano z węglowej pianki, co było ówcześnie nowością na rynku konsumenckim i jak to bywa z nowościami, ta okazała się nie tak trwałą, jak początkowo zakładano.
Podobne nadinterpretacje i teorie spiskowe narosły wokół komputerów Apple i Hewlett-Packard z początku lat 2000. Według wielu w nich również stosowano wadliwe komponenty, co więcej robiono to świadomie i mimo nagłośnienia całej sprawy na Tajwanie specjalnie produkowano elementy o krótszym okresie życia. Ludzie mają tendencję do bazowania na teoriach spiskowych, co nie jest niczym nowym i zaskakującym, jednak przy tej okazji można wspomnieć też o innej ciekawej analizie, wyjaśniającej poniekąd, dlaczego na początku XXI wieku kondensatory miały zasadniczo większe szanse na uszkodzenie. Lata 2000 to czas wysokich temperatur w komputerach. Ówczesne procesory produkowane przez AMD i Intela były jednostkami jednordzeniowymi, w których prześcigano się, próbując uzyskać jeszcze wyższe częstotliwości taktowania. Układy te zużywały sporo energii, jednocześnie oddawane było przez zamontowane na chipie radiatory. Wysokie temperatury, którym poddawane były kondensatory sprawiały, że ich elektrolit, zwłaszcza ten na bazie wody dosłownie się gotował. Poza tym, tak jak już wspominałem, wysoka temperatura przyśpiesza też jego wysychanie. Dopiero mniej więcej od 2005 roku, gdy powszechnie zaczęto wprowadzać jednostki wielordzeniowe temperatury komputerów spadły, co przyczyniło się do wydłużenia życia elementów gromadzących energię. Warto o tym pamiętać, zwłaszcza w kontekście kondensatorowego spisku, chętnie powielanego w internecie.
Źródła:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor_plague
- https://web.archive.org/web/20160303234525/http://old.passivecomponentmagazine.com/files/archives/2002/PCI_02_05Sept-Oct.pdf
- https://web.archive.org/web/20171009174242/http://www.pctools.com/security-news/faulty-capacitors/
- https://www.independent.co.uk/news/business/news/stolen-formula-for-capacitors-causing-computers-to-burn-out-106907.html
- https://web.archive.org/web/20110510135540/http://www.theinquirer.net/inquirer/news/1026911/taiwanese-component-cause-mass-recalls
- https://web.archive.org/web/20151120065846/http://old.passivecomponentmagazine.com/files/archives/2002/PCI_02_06Nov-Dec.pdf
- https://web.archive.org/web/20150311101131/http://www.opencircuits.com/Capacitor_plaguehttps://arstechnica.com/gadgets/2025/03/was-the-early-2000s-capacitor-plague-corporate-espionage-or-just-industry-woes/
- https://medium.com/trendy-digests/how-a-stolen-formula-led-to-a-global-capacitor-crisis-120b9918320d
