空調(diào)控制器電感量過程失效分析與研究

　　趙宇翔，張秀鳳，項(xiàng)永金，陳明軒，萬家劉，沈建強(qiáng)（格力電器（合肥）有限公司，安徽?合肥?230088）

　　摘?要：對(duì)空調(diào)控制器電感量失效原因及防治手段進(jìn)行分析和探討，電感普遍用于業(yè)內(nèi)控制器，相對(duì)于傳統(tǒng)的電感存在面積小，空間利用率高，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)使之應(yīng)用廣泛，正由于本體面積小所以在對(duì)制造過程及加工工藝要求也會(huì)相對(duì)增加，同時(shí)過程中對(duì)內(nèi)部漆膜及漆包線制有受力失效的隱患，因此對(duì)電感設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的整改很有必要。

　　關(guān)鍵詞：空調(diào)；控制器；電感；漆膜；繞線

　　0 引言

　　電感器件是空調(diào)控制器及業(yè)內(nèi)控制器組件內(nèi)核心器件，其性能工作狀態(tài)直接影響空調(diào)的調(diào)試及使用，當(dāng)電感出現(xiàn)值大、值小、開路等性能問題時(shí)顯示器上會(huì)顯示故障代碼將直接影響用戶對(duì)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)的錯(cuò)誤判斷，因此研究電感設(shè)計(jì)及工作可靠性 ，提高消費(fèi)者對(duì)品牌的滿意度具有十分重要的意義。

　　1 事件背景

　　電感通常是用絕緣導(dǎo)線繞制而成的電磁感應(yīng)元件，主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中，因電感主要制作工藝是漆包線繞制在磁芯上，因此如果繞線過程中及設(shè)計(jì)上出現(xiàn)問題，極易造成電感量異常，從而造成控制器失效。大比例控制器失效會(huì)嚴(yán)重影響空調(diào)整體產(chǎn)品質(zhì)量及用戶實(shí)際體驗(yàn)，問題急需進(jìn)行分析研究解決。

　　分析流程圖如圖1。

　　2 失效原因及失效機(jī)理分析

　　在復(fù)核空調(diào)多聯(lián)機(jī)控制器過程中，發(fā)現(xiàn)多單通訊故障排查均為電感值小導(dǎo)致，產(chǎn)線測(cè)試也多次出現(xiàn)電感值小異常，取下反復(fù)多方驗(yàn)證測(cè)試依然值小，解剖故障品在放大鏡下觀察內(nèi)部線圈異常，具體失效機(jī)理分析如下：分析研究：不良品性能參數(shù)測(cè)試，對(duì)不同廠家下線的不良品進(jìn)行性能參數(shù)與DPA測(cè)試、電感量、直流電阻測(cè)試，從表1可看出故障品電參數(shù)明顯比技術(shù)條件要求值小。

　　2.1 X -ray透視

　　查看本體無可見損傷，在X-ray下觀察內(nèi)部線圈發(fā)現(xiàn)不同廠家繞線工藝存在差異(如表2)。

　　2.2樣品解剖

　　解剖故障品，在放大鏡下觀察內(nèi)部線圈，發(fā)現(xiàn)從線圈內(nèi)部溢出膠狀物質(zhì)，分析為線圈過熱導(dǎo)致漆包線漆膜熔融（如圖2）。

　　對(duì)解剖后的不良品線圈在放大鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)漆包線漆皮破損嚴(yán)重，分析為線圈中有過熱現(xiàn)象導(dǎo)致漆膜燒熔（如圖3）。

　　將故障漆包線拉直后測(cè)試其直流電阻，B廠家在0.9732 Ω左右，屬正常。不良品未解剖時(shí)的電感量偏小，直流電阻同樣偏小，分析導(dǎo)致電感量偏小的主要原因?yàn)槠岚€上漆膜融掉后出現(xiàn)匝間短路。

　　2.3失效機(jī)理分析與問題復(fù)現(xiàn)

　　包線漆膜融掉的可能原因有：過電流，過溫，漆膜自身耐溫等級(jí)不夠，漆包線生產(chǎn)過程存在割傷 使用環(huán)境嚴(yán)酷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足等。

　　1）過電流

　　對(duì)生產(chǎn)線制造過程，ICT測(cè)試工裝、流程進(jìn)行復(fù)核，制造過程無異常，測(cè)試過程采用弱電檢測(cè)且測(cè)試工裝排查未出現(xiàn)短路情況，生產(chǎn)環(huán)節(jié)不存在過流現(xiàn)象。

　　2）過溫

　　生產(chǎn)過程爐溫均符合控制器SMT(回流工序)作業(yè)指導(dǎo)書工藝文件要求（如圖4）。

　　3）漆膜自身耐溫等級(jí)不夠

　　故障復(fù)現(xiàn)：對(duì)產(chǎn)線使用該編碼片狀電感的另一型號(hào)主板進(jìn)行全檢，該主板只經(jīng)過一次回流焊，未經(jīng)ICT測(cè)試，約全檢1 000塊左右，發(fā)現(xiàn)3塊電感量偏小，直流電阻偏小，從而可進(jìn)一步確認(rèn)漆膜自身耐溫等級(jí)與電感量有一定影響。

　　4）漆包線生產(chǎn)線過程存在割傷、劃傷因樣品太小,隨機(jī)對(duì)故障品進(jìn)行隨即抽測(cè)，暫未發(fā)現(xiàn)異常，不能直接排除。

　　5）使用環(huán)境嚴(yán)酷

　　故障模擬復(fù)現(xiàn)：取手操器光板80件，刷錫膏用手工貼全檢合格的片狀電感，A廠家試驗(yàn)40件，B廠家試驗(yàn)40件，每一塊貼片2件樣品，同時(shí)進(jìn)行回流焊，每過完1次進(jìn)行電感量測(cè)試，過完第5次回流焊后測(cè)試，發(fā)現(xiàn)B廠家一個(gè)電感量只有5.8813 Ω，直流電阻0.635 Ω，檢查外觀無異常，樣品放置一段時(shí)間后，直流電阻變?yōu)?.85 Ω左右，但電感量還是5.88 μH左右。該主板實(shí)際要過2次回流焊，1次波峰焊，焊接次數(shù)達(dá)到3次，經(jīng)過模擬驗(yàn)證使用環(huán)境將直接影響電感量的走勢(shì)。

　　6）結(jié)構(gòu)比對(duì)分析

　　庫(kù)存抽取同規(guī)格A廠家與B廠家的該產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)比分析（如圖5），發(fā)現(xiàn)A廠家的內(nèi)部繞線與磁芯之間留有空隙，便于散熱；B廠家的是磁芯材料緊密包裹繞線，此種結(jié)果不易散熱——B廠家產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)不利于散熱。

　　3 繞線失效原因及失效機(jī)理分析

　　截止目前，當(dāng)年售后退回DG-24電感共計(jì)4單，均為線圈開路，經(jīng)核實(shí)故障現(xiàn)象功能測(cè)試可控，但故障點(diǎn)測(cè)試不可控（原因：制造生產(chǎn)時(shí)引腳根部線圈受力未完全斷開，在經(jīng)過長(zhǎng)期使用或運(yùn)輸后斷開），目前該異常售后及過程均存在下線，故障不可控。初步分析物料生產(chǎn)工藝存在漏洞，存在重大售后質(zhì)量隱患。

　　綜上所述，產(chǎn)生異常的主要原因有以下幾點(diǎn)。

　　1）物料生產(chǎn)工藝不合理，無松線工藝。

　　2）設(shè)計(jì)上存在優(yōu)化空間，與線圈接觸的為直角，存在使線圈繃緊受力的隱患。

　　4 制定方案

　　1）增加松線工藝，在引腳繞線時(shí)預(yù)留一圈的長(zhǎng)度不繞線。

　　2）將與線圈接觸底座的直角倒R角，加大線圈松度，防止繃緊斷問題。

　　通過優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（如圖6），使物料可靠性實(shí)現(xiàn)提升，其他兄弟單位已經(jīng)借鑒此方案在其他感類物料的開發(fā)和整改中進(jìn)行應(yīng)用；進(jìn)一步可以減少售后投訴，降低了售后及傳遞后工序的故障率，減少售后維修成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　5 結(jié)論

　　電感在日常的使用中并不能像其他核心功率電子元器件一樣得到很高的重視，但往往異常的出現(xiàn)都是隱秘性的、長(zhǎng)期性的和關(guān)鍵性的。特別是目前的感類器件趨于小型化、多作用化，對(duì)可靠性的依靠就越來越高，不僅考慮感類器件的使用性，也要考慮實(shí)際生產(chǎn)、安裝、維修等情況，針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證從而提高物料的可靠性。物料的可靠性不僅要求內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，更要擴(kuò)散思維對(duì)感類內(nèi)部漆膜、繞線等研究，多方面入手就能找到突破點(diǎn)，從而全面提升電感器在不同外界因素影響下工作的可靠性。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者簡(jiǎn)介：

　　趙宇翔(1995—)，男，助理工程師，研究方向：空調(diào)控制器電感量技術(shù)研究。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第9期第58頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。