變頻空調(diào)高壓電解電容生產(chǎn)可靠性研究與應(yīng)用
摘要:從生產(chǎn)過程可靠性評估其生產(chǎn)期間的有效性,對電解電容本體質(zhì)量進(jìn)行提升。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202010/419532.htm1 引言
電解電容對空調(diào)供電電源質(zhì)量,保護(hù)電路避免被過電壓擊穿有不可或缺的作用,它是維護(hù)電路穩(wěn)定工作的基石。對于高壓電解電容的重要性更加突出,它工作在強(qiáng)電電路部分,若失效直接導(dǎo)致整個(gè)控制器電路失效,所以整個(gè)電路的有效性取決于電解電容的工作壽命。為了從根本上分析導(dǎo)致電容外殼轉(zhuǎn)動(dòng)失效原因,本文從電容失效機(jī)理、失效因素等方面進(jìn)行分析,其整改方案思路可以為其他電容類物料失效分析整改提供借鑒、參考意義。
圖1 鋁殼高度測試
2 事件背景
變頻空調(diào)引入使用X廠家高壓電解電容在實(shí)際生產(chǎn)中反饋可靠性表現(xiàn)并不是很好,在生產(chǎn)過程中反饋電解電容出現(xiàn)外殼轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象,該問題嚴(yán)重影響售后質(zhì)量,對客戶安裝空調(diào)后長期使用存在漏液現(xiàn)象,導(dǎo)致整機(jī)失效問題,問題急需攻克解決。
圖2 設(shè)備緊固螺絲未打緊
3 電解電容失效原因及失效機(jī)理分析
高壓電解電容失效主要集中變頻某班組主板上,先反饋批量X廠家電解電容外殼轉(zhuǎn)動(dòng),后排查線上未上線制品發(fā)現(xiàn)同樣存在該現(xiàn)象,通過對半成品、成品封存全檢發(fā)現(xiàn)大比例不合格,有嚴(yán)重質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),落實(shí)對半成品、成品,整機(jī)進(jìn)行封存。
3.1 電解電容失效品分析
對電解電容失效品測試結(jié)果核實(shí)發(fā)現(xiàn)都有一共性,故障品查看外殼可以旋轉(zhuǎn),測試對比鋁殼高度發(fā)現(xiàn)存在明顯差異(圖1鋁殼高度測試,表1 X廠家不合格品與合格品測試數(shù)據(jù)對比),不合格品鋁殼高度明顯高于正常品,分析此類缺陷為X廠家制造異常引起的不良。
表1 X廠家不合格品與合格品測試數(shù)據(jù)對比
3.2 X廠家生產(chǎn)工藝分析
經(jīng)過對X廠家生產(chǎn)工藝排查,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程存在隱患點(diǎn):1、封口設(shè)備改機(jī)過程中,緊固螺絲未打緊,使用過程螺絲會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致連桿行程變長,產(chǎn)品高度超高(如圖2設(shè)備緊固螺絲未打緊)。2、員工抽檢不到位,只對外觀進(jìn)行觀察,未對尺寸進(jìn)行測量,檢驗(yàn)有效性不足。
該對公司過程可能造成電解電容隱患點(diǎn)制定相關(guān)管控標(biāo)準(zhǔn):1、增加螺絲緊固復(fù)核確認(rèn)。2、員工自檢,每批產(chǎn)品檢測產(chǎn)品高度,并記錄到生產(chǎn)隨工單上(如圖3檢測產(chǎn)品高度)。同時(shí)外檢員檢查,每批由員工隨機(jī)抽取10%的產(chǎn)品手工轉(zhuǎn)動(dòng)確認(rèn)有無蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。
圖3 檢測產(chǎn)品高度
3.3 電解電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
觀察電解電容內(nèi)部,產(chǎn)品蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)是由于產(chǎn)品鋁殼入膠過淺造成,如圖4電容成品X光透視檢測。故障品實(shí)際入膠嚴(yán)重不足,所以導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生。
圖4 電容成品X光透視檢測
3.4 電解電容可靠性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
耐久性實(shí)驗(yàn)條件施加紋波電流,溫度:105℃,電壓:450V,時(shí)間:2000h。實(shí)際實(shí)驗(yàn)600小時(shí)失效,出現(xiàn)電解液漏液現(xiàn)象,測試電解電容容值變小(如圖5 電解液漏液及測試容值)。
分析小結(jié):通過可靠性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高壓電解電容,由于鋁殼嵌入膠度過淺,在通電高溫實(shí)驗(yàn)過程中電解液因?qū)嶒?yàn)溫度升高及通電導(dǎo)致汽化,使得電解電容內(nèi)部氣壓升高通過電解電容封口不緊出流出。若使用在用戶空調(diào)中,使用時(shí)間過長后導(dǎo)致電解電容內(nèi)部電解液慢慢流逝,最終使得電解電容的容值下降,影響承受電壓值,最終導(dǎo)致空調(diào)使用一段時(shí)間后失效。
圖5 電解液漏液及測試容值
4 電解電容失效整改措施
4.1 電解電容失效解決方案
經(jīng)過對生產(chǎn)過程整改發(fā)現(xiàn)單獨(dú)對設(shè)備緊固螺絲,及增加員工過程檢測方式及頻率,不能根本性杜絕問題,需從器件失效現(xiàn)象方面進(jìn)行探索并采取有效的解決方案。
解決方法:鋁殼高度檢測增加二道防火墻(如圖6 封口機(jī)高度檢測防火墻)。
原理描述:封口機(jī)重新設(shè)計(jì)高度檢測,當(dāng)高度高于產(chǎn)品0.2mm后,設(shè)備停機(jī),未取出不良品時(shí),該機(jī)臺(tái)無法正常生產(chǎn)。
圖6 封口機(jī)高度檢測防火墻
4.2 整改效果評估及應(yīng)用效果驗(yàn)證
整改后電解電容高度測試基本達(dá)到要求,經(jīng)過對電解電容新制品評估,整改后制品入膠深度符合要求(如圖7 電容成品X光透視檢測),達(dá)到整改目標(biāo)水平。
產(chǎn)品控制高度與入膠深度直接相關(guān),X 廠家目前控制標(biāo)準(zhǔn)為入膠深度≥0.3mm,為加嚴(yán)內(nèi)控的標(biāo)準(zhǔn)。
圖7 電容成品X光透視檢測
5 電解電容失效整改總結(jié)及意義
本次通過產(chǎn)品使用過程中的問題反饋器件結(jié)構(gòu)異常,以及調(diào)整器生產(chǎn)工藝,對廠家生產(chǎn)工藝反饋增加設(shè)備二道防火墻,完善過程控制計(jì)劃,從而有效改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品可靠性。
參考文獻(xiàn)
[1] 葉懷民. 電解電容器在電子電路中常見的故障及對策 [J].科技信息.2011-10-05
[2] 黃兆軍. 電解電容加速壽命試驗(yàn)的研究與應(yīng)用探討[J].日用電器. 2013-08-25
[3] 周慧德. 開關(guān)電源中鋁電解電容可靠性的研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué). 2010-06-01
[4] 胡向峰. 電解電容紋波的傅立葉分析和計(jì)算[J].科技信息. 2012-10-15
李帥(1988.4.7),男,助理工程師,研究方向:變頻空調(diào)高壓電解電容可靠性技術(shù)研究
注:本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年10月期
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