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變頻空調(diào)高壓電解電容生產(chǎn)可靠性研究與應(yīng)用

作者:李帥,項(xiàng)永金,格力電器(合肥)有限公司 時(shí)間:2020-10-22 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:變頻空調(diào)用高壓電解電容在過程使用出現(xiàn)大批量電容外殼轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致高壓電解電容在使用過程中出現(xiàn)電解液泄露現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文從高壓電解電容失效機(jī)理方面、器件生產(chǎn)制造方面、器件質(zhì)量可靠性等方面進(jìn)行全面分析,通過器件失效機(jī)理對電解電容器件進(jìn)行分析論斷,分析結(jié)果表明:電解電容在生產(chǎn)制造過程中未有效管控,最終在客戶使用時(shí)反饋外殼轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象,控制不當(dāng)對于售后會(huì)產(chǎn)生重大質(zhì)量隱患。本次應(yīng)用中出現(xiàn)的電解電容大量外殼轉(zhuǎn)動(dòng)失效與制造過程管控及過程二級(jí)防火墻存在較大關(guān)系,制造設(shè)備失效導(dǎo)致。

摘要:從生產(chǎn)過程可靠性評估其生產(chǎn)期間的有效性,對本體質(zhì)量進(jìn)行提升。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202010/419532.htm

1   引言

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。

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圖1  鋁殼高度測試

2   事件背景

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)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。

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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,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

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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。

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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。

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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。

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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(如圖6 封口機(jī)高度檢測)。

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)。

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圖6  封口機(jī)高度檢測

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)。

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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)

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李帥(1988.4.7),男,助理工程師,研究方向: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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