Por que os capacitores axiais deixaram de ser usados na indústria?

Ao inspecionar as placas de eletrônicos feitos na década de 1980 e antes, uma característica distinta é o uso extensivo de capacitores eletrolíticos axiais como filtro de alimentação. Capacitores de desacoplamento de cerâmica axial também foram usados, em menor grau.

Por exemplo, esta é uma placa-mãe C64.

Uma parte de uma placa-mãe C64 mostra 3 grandes capacitores eletrolíticos axiais na seção do regulador de potência.

Fonte: Wikimedia Common , por Gona.eu, licença: CC BY-SA 3.0

Esta é uma placa vectorscope Tektronix 1720.

Uma parte de uma placa-mãe vetorscópio Tektronix 1720, mostrando um microcontrolador Signetics 8051, cercado por capacitores de desacoplamento de cerâmica axial e axial capacitores eletrolíticos.

Fonte: Flickr , por Toby Thain, licença: CC BY- NC 2.0

No entanto, embora ainda estejam sendo fabricados, parece que os capacitores axiais desapareceram em grande parte na maioria dos dispositivos desde os anos 90. Quase nenhum dos dispositivos eletrônicos que comumente vemos tem um único capacitor axial. E é certo que se encontrará algo semelhante a isto em um dispositivo moderno …

O placa de fonte de alimentação de um osciloscópio de sinal misto Tektronix MDO4000, muitos capacitores eletrolíticos radiais são visíveis Fonte: Wikimedia Common , por Dave Jones da Austrália, licença: CC BY 2.0

Pergunta

Por que os capacitores axiais caíram de uso na indústria? Posso imaginar que os capacitores axiais foram otimizados para fiação ponto a ponto na era pré-PCB, não montagem de PCB, e que a introdução de SMT foi outro tiro. Mas foi apenas minha imaginação, apoiada em nada. Quais foram a sequência exata de eventos e / ou justificativa que levou ao desuso dos capacitores axiais?

Comentários

  • A imagem do Commodore 64 ainda está impressa essed em minha mente, obviamente. Demorou cerca de 10ms para meu cérebro decodificar a foto e estava de volta à minha infância. Tipo de hipnose …. 🙂

Resposta

Área PCB.

Os axiais pré-datados de PCBs, sua construção era ideal para fiação para tiras de etiquetas e bases de válvulas e foram adotados para PCBs porque era o que estava disponível.

Exemplo de etiqueta faixa de construção abaixo.

(Havia tampas radiais nos dias da válvula: eles geralmente eram projetados para montagem em chassis por meio de uma braçadeira de anel e tinham etiquetas em vez de fios condutores. O centro inferior do objeto redondo é a base de um desses capacitores)

insira a descrição da imagem aqui

Na verdade, é bastante surpreendente que tenham durado tanto quanto duraram ao lado dos radiais, na década de 1980.

Os radiais usam muito menos espaço do PCB, e os axiais eretos não são bons, com um cabo longo exposto ( ou a etapa de montagem adicional de aplicação de luvas), além de ser muito menos robusto.

Comentários

  • It ‘ s também vale a pena notar que as geometrias de capacitores modernos têm muito menos indutância do que seus outras contrapartes, melhorando o intervalo de frequência utilizável.
  • @CristobolPolychronopolis: Do meu entendimento, um limite se comporta como uma ” escada ” cujos lados têm resistência e indutância e cujos degraus são capacitores ideais; capas radiais conectam ambos os terminais à mesma extremidade, enquanto capas axiais conectam-se às extremidades opostas. Uma capa radial terá, portanto, algumas partes da capacitância ideal conectadas com ESR menor do que uma axial, mas o comportamento de uma capa axial será mais próximo ao de uma capa ideal em série com um elemento resistivo / indutivo. Qual padrão de comportamento descreve melhor ” moderno ” caps?
  • @supercat: Uma grande parte da indutância da série em uma tampa vem dos terminais, a maior parte do resto vem do corpo da tampa. Ele pode ser modelado como um LRC simples em vez de uma escada para análise concentrada. Uma geometria ” moderna ” é geralmente um dispositivo de montagem em superfície menor com tampas de extremidade ou terminais J e tem menos indutância … mas você também tem que levar em consideração a indutância dos traços que conduzem ao capacitor, então mantenha-os curtos.
  • É ‘ também mais fácil ver um capacitor queimado em pé terminar porque o botão central ficará para fora. Eu não ‘ não sei como é um capacitor axial ruim.
  • Os radiais usam menos área de PCB , mas obviamente isso ocorre na custo de altura mais alta.E @CristobolPolychronopolis é improvável que a indutância extra seja muito relevante para capas eletrolíticas. No mínimo, é ‘ o efeito da antena que ‘ é um problema.

Resposta

Os PCBs de um lado freqüentemente exigiam o uso de links de fios para fazer a ponte sobre outras trilhas na placa. Com um layout de circuito adequado, o uso de capacitores axiais (em vez de radiais) pode ser usado para permitir que as trilhas se cruzem, eliminando a necessidade de usar uma ligação de fio separada. Os resistores axiais oferecem a mesma capacidade, é claro.

Com PCBs duplas (e multicamadas), é possível cruzar faixas com o uso de vias entre as camadas de PCB. Isso não precisa da colocação e encaixe de qualquer componente através do orifício, de modo que a flexibilidade oferecida pelos capacitores axiais foi reduzida um pouco.

Os capacitores axiais também têm a desvantagem de ocupar muito espaço no PCB. Um capacitor radial precisa de muito menos espaço. Veja esta foto da placa-mãe de um PC como exemplo; quanto mais espaço seria necessário para esses capacitores se os axiais tivessem sido usados em vez de radiais?

insira a descrição da imagem aqui

Comentários

  • E, como sua imagem é exibida claramente, para tampas radiais é muito mais fácil identificar visualmente os que falharam … 🙂
  • E, como corolário disso, os capacitores axiais ainda estão sendo usados em dispositivos eletrônicos menos complexos construídos em um PCB de um único lado (a Honeywell produz esses dispositivos).

Resposta

Minha lembrança daquela época era que a seleção , size e preço de capacitores eletrolíticos com chumbo axial não era competitivo, então usei capacitores de chumbo radiais em alguns casos onde chumbo axial teria sido melhor (produção teve que colocá-los para baixo e adicione um pouco de adesivo). Você não conseguiu encontrar tampas de baixo vazamento, por exemplo.

Algumas partes, como as usadas em redes cruzadas, podem ter sido mais populares em axial, mas eu não estava envolvido nessa área na época.

Isso foi provavelmente um efeito colateral da demanda. Os tipos radiais apenas ocupam significativamente menos espaço no PCB.

Ambos estavam disponíveis em fita e carretel ou caixa de munição, então não acho que a automação era o problema.

Resposta

Provavelmente, o motivo mais importante são as dificuldades na montagem automatizada; Wikipedia menciona isso .

Comentários

  • Será que ‘ isso também se aplica a resistores? Eu ‘ não tenho idade suficiente para saber, mas imagino que os capacitores radiais suplantaram os capacitores axiais muito antes dos componentes SMD substituírem os componentes do orifício.
  • Talvez. Mas os resistores são normalmente muito menores …
  • Os resistores têm diâmetros de chumbo maiores para seu tamanho, para que as curvas possam ser mais controladas tanto na fabricação quanto na fixação.
  • @DKNguyen resistores de baixa potência (que respondem por quase todos os resistores na maioria dos circuitos) são todos do mesmo padrão tamanho, independentemente de a resistência ser de 10 ohms ou 10 megaohms, portanto, a curvatura automática foi possível a inserção e inserção de componentes. Para capas eletrolíticas, o tamanho físico do componente é aproximadamente proporcional à capacitância, portanto, não há ” padrão global ” tamanho e forma .
  • Pensei que os resistores axiais tivessem mais ou menos desaparecido das placas de circuito que são montadas automaticamente. Exceto os de alta potência, eles ‘ agora são montados na superfície e quase pequenos demais para serem vistos sem uma lente de aumento!

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