電源模塊可靠性的影響因素分析

在現(xiàn)在社會(huì)，AC/DC轉(zhuǎn)換、DC/DC轉(zhuǎn)換已逐漸成為模塊化產(chǎn)業(yè)，也逐步成為各種電子設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備的重要組成部分，AC/DC電源模塊及DC/DC電源模塊的質(zhì)量及可靠性也在很大程度上影響著整個(gè)設(shè)備的可靠性、失效率及維修率。

　　影響電源產(chǎn)品可靠性的有設(shè)計(jì)、工藝、管理、測(cè)試及手段、來(lái)料等因素，這些方面都是各電源模塊生產(chǎn)及使用廠家關(guān)注的方面。事實(shí)上，電源模塊的可靠性除了要確保各項(xiàng)性能指標(biāo)的優(yōu)化，還要確保電源模塊的生產(chǎn)環(huán)境是潔凈有序的，有良好的靜電防護(hù)措施，有適當(dāng)?shù)臏囟燃皾穸?，只有在這樣的條件下生產(chǎn)的電源模塊才真正稱得上是可靠性高的電源產(chǎn)品。

　　隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，電子設(shè)備在工業(yè)化生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、通信等各領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，電子設(shè)備的可靠性在一定程度上也決定了各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的有效運(yùn)行，而電源模塊雖然在電子設(shè)備中所占的成本很低，但可稱為電子設(shè)備的“心臟”，電源模塊失效直接就可能導(dǎo)致電子設(shè)備的癱瘓，造成不可挽回的損失。

　　靜電會(huì)導(dǎo)致電源模塊元器件失效

　　元器件在制造、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及裝配過(guò)程中，由于儀器設(shè)備、材料及操作者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，均有可能因摩擦而產(chǎn)生靜電電壓，當(dāng)器件與這些帶電體接觸時(shí)，帶電體就會(huì)通過(guò)器件放電，引起器件失效。

　　現(xiàn)代的集成電路大多數(shù)采用MOS電路，而電源模塊中大多也使用了MOS管及集成電路芯片。在電源模塊的生產(chǎn)中如不注意靜電防護(hù)，往往會(huì)導(dǎo)致較高的元件壞品率。即使經(jīng)過(guò)測(cè)試合格的產(chǎn)品，也可能在生產(chǎn)制造過(guò)程中，因靜電而對(duì)MOS管及集成電路芯片造成輕微的損傷，從而影響電源模塊的壽命及可靠性。在生產(chǎn)環(huán)境中引入靜電防護(hù)系統(tǒng)(采用人體防靜電接地、地坪防靜電接地和操作裝置、儀器的防靜電接地等方式)后，則可以有效避免對(duì)MOS管及集成電路芯片造成的損傷。電子元器件防靜電損傷是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它貫穿于系統(tǒng)或設(shè)備研制與生產(chǎn)的全過(guò)程。從元器件采購(gòu)、包裝、運(yùn)輸、庫(kù)存、安裝、調(diào)試、試驗(yàn)直至用戶使用，全過(guò)程、全方位、全員都應(yīng)遵循防靜電損失的一系列相關(guān)措施。防護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，要有設(shè)備的投入、人員的投入以及有效的管理和制度。由此可見(jiàn)，一個(gè)靜電防護(hù)系統(tǒng)的好壞，直接反映出一個(gè)企業(yè)的品質(zhì)管理水平，是一個(gè)企業(yè)實(shí)力的展現(xiàn)。

　　濕度不能太高，也不能太低

　　潮濕能滲入多孔性材料內(nèi)，造成導(dǎo)電體之間漏電通路，產(chǎn)生氧氣，零部件吸潮使絕緣電阻降低，隔離耐壓能力下降。然而過(guò)度的干燥也會(huì)使某些材料變脆、表面粗糙，甚至產(chǎn)生靜電，故生產(chǎn)環(huán)境對(duì)電源的可靠性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

　　大多數(shù)電源模塊的生產(chǎn)都是將元件焊在小塊的PCB板(印刷電路板)上，然后將小塊的PCB板用樹(shù)脂灌封到外殼中。在生產(chǎn)過(guò)程中，如生產(chǎn)環(huán)境濕度較高，尤其是南方多雨季節(jié)時(shí)，空氣中的水分就會(huì)凝結(jié)到PCB板及元件上，即使在用樹(shù)脂灌封時(shí)，通過(guò)真空除泡工藝除去氣泡，也無(wú)法將PCB板及元件上的水分去除。當(dāng)電源模塊工作在較高的環(huán)境溫度時(shí)，PCB板及元件上的水分汽化膨脹，導(dǎo)致電源模塊出現(xiàn)裂痕，拉斷內(nèi)部的變壓器線，或引入外界的濕氣，腐蝕電源模塊內(nèi)部的元件或造成模塊內(nèi)部的電路短路。對(duì)于隔離電壓要求較高的場(chǎng)合，PCB板及元件上的水分也會(huì)降低電源模塊的隔離能力，甚至造成初次級(jí)間的擊穿，出現(xiàn)嚴(yán)重后果。

　　過(guò)低的濕度也會(huì)使空氣中漂浮太多的粉塵，影響電源模塊的品質(zhì)。過(guò)低的濕度也會(huì)因人員的走動(dòng)產(chǎn)生靜電電荷，即使通過(guò)靜電防護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)，也可能造成元器件的靜電損傷或軟擊穿，造成同前面講述同樣的后果。

　　在生產(chǎn)環(huán)境中引入空調(diào)系統(tǒng)、抽濕系統(tǒng)，可以使生產(chǎn)環(huán)境的濕度保持一個(gè)合適的水平，避免因水分凝結(jié)或空氣過(guò)分干燥而對(duì)電源模塊可靠性造成不良的影響。

　　高溫、低溫對(duì)元器件均會(huì)有不同程度的影響

生產(chǎn)環(huán)境的溫度同樣需要嚴(yán)格控制。高溫、低溫對(duì)元器件均會(huì)有不同程度的影響。

　　高溫環(huán)境會(huì)使電源內(nèi)的電阻、電感、電容、電功率系列等電性能參數(shù)發(fā)生變化，使絕緣子變軟從而造成絕緣失效;活動(dòng)性元件可能因膨脹卡死而使結(jié)構(gòu)失效，涂覆表面起泡，氧化和其他化學(xué)反應(yīng)加速，潤(rùn)滑劑粘度降低和蒸發(fā)而喪失潤(rùn)滑性;由于物理膨脹而使活動(dòng)部件的磨損增加及其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降等。

　　低溫環(huán)境會(huì)使電源的塑料和橡膠失去柔性而變脆，有潮氣時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰，潤(rùn)滑劑變成膠質(zhì)且變粘而失去潤(rùn)滑性;涂覆表面龜裂;由于物理性收縮而使結(jié)構(gòu)失效，改變電和機(jī)械功能等。

　　電源模塊，尤其是小體積的1W、2W電源模塊，往往采用內(nèi)徑小于5mm的磁環(huán)繞制變壓器，繞制這類變壓器只能用手工生產(chǎn)，在生產(chǎn)溫度較高時(shí)，生產(chǎn)員工手掌會(huì)出汗，在繞制變壓器時(shí)，手上的汗會(huì)留在變壓器上，其中的水分及鹽分會(huì)對(duì)變壓器的漆皮造成損傷，降低變壓器的絕緣能力，會(huì)對(duì)電源模塊的可靠性造成潛在的影響。

　　在生產(chǎn)車間安裝空調(diào)調(diào)溫系統(tǒng)，保證車間溫度維持在26度左右，使生產(chǎn)員工有一個(gè)清涼舒適的環(huán)境，才能生產(chǎn)出品質(zhì)可靠的電源模塊產(chǎn)品。

　　粉塵會(huì)影響電性能

　　較多的粉塵會(huì)擦傷電源、磨損精加工表面，造成氣孔堵塞，潤(rùn)滑劑被污染，絕緣件污染，產(chǎn)生電暈通路，使電性能降低。

　　如生產(chǎn)環(huán)境不清潔，空氣中飄浮的灰塵落在PCB板上，元件虛焊、假焊的情況會(huì)大大增加，不但對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率造成一定影響，也會(huì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性及產(chǎn)品的壽命造成一定影響。注重生產(chǎn)環(huán)境的清潔，搞好5S管理，是確保生產(chǎn)出合格、可靠產(chǎn)品的一個(gè)保證。

　　北方的天氣沙塵、粉塵較南方厲害，故需更加注意控制，可采用空氣過(guò)濾、密封、排煙系統(tǒng)等方法加以解決。

　　儲(chǔ)存和保管

　　儲(chǔ)存和保管不當(dāng)是造成元器件可靠性降低或失效的另一個(gè)重要原因，必須給予重視并采取相應(yīng)的措施。如貨倉(cāng)的溫度和濕度應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，使用防潮箱，注意防潮、防靜電，不應(yīng)使有害氣體存在，并定期進(jìn)行重檢。

　　存放器件的容器應(yīng)采用不易帶靜電及不易引起元器件化學(xué)反應(yīng)的材料制成，定期檢查敏感的元器件等。電子原材料搬運(yùn)及取放還應(yīng)注意輕拿輕放，陶瓷電容、磁性材料等都是易摔裂的原材料，使用及搬運(yùn)時(shí)尤其應(yīng)注意。

　　綜上所述，生產(chǎn)環(huán)境的管理是電源模塊可靠性的一個(gè)重要保證，這些管理需要企業(yè)人力、物力的投入，需要將各項(xiàng)管理措施落到實(shí)處，而不是只寫(xiě)在紙上，講在會(huì)上，貼在墻上。

　　生產(chǎn)環(huán)境的管理水平，集中體現(xiàn)了一個(gè)電源模塊制造企業(yè)的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)實(shí)力，只有靠品質(zhì)生存的企業(yè)才是真正基業(yè)長(zhǎng)青的企業(yè)。

　　在人們?nèi)找嬉蕾嚞F(xiàn)代科技，作為電子設(shè)備的能量來(lái)源，電源，已成為電子系統(tǒng)中非常重要甚至是最為關(guān)鍵的元件，電源模塊可靠性也日益引起各電子設(shè)備生產(chǎn)廠家的重視，這也對(duì)電源模塊的生產(chǎn)廠家提出了更高的要求，生產(chǎn)環(huán)境的評(píng)估、生產(chǎn)管理的評(píng)估也被列為供應(yīng)商評(píng)估的重要內(nèi)容。