變頻空調高壓電解電容生產(chǎn)可靠性研究與應用

摘要：從生產(chǎn)過(guò)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。

1   引言

電解電容對空調供電電源質(zhì)量，保護電路避免被過(guò)電壓擊穿有不可或缺的作用，它是維護電路穩定工作的基石。對于高壓電解電容的重要性更加突出，它工作在強電電路部分，若失效直接導致整個(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致電容外殼轉動(dòng)失效原因，本文從電容失效機理、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(lèi)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

變頻空調引入使用X廠(chǎng)家高壓電解電容在實(shí)際生產(chǎn)中反饋可靠性表現并不是很好，在生產(chǎn)過(guò)程中反饋電解電容出現外殼轉動(dòng)現象，該問(wèn)題嚴重影響售后質(zhì)量，對客戶(hù)安裝空調后長(cháng)期使用存在漏液現象，導致整機失效問(wèn)題，問(wèn)題急需攻克解決。

圖2  設備緊固螺絲未打緊

3   電解電容失效原因及失效機理分析

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(chǎng)家電解電容外殼轉動(dòng)，后排查線(xiàn)上未上線(xiàn)制品發(fā)現同樣存在該現象，通過(guò)對半成品、成品封存全檢發(fā)現大比例不合格，有嚴重質(zhì)量風(fēng)險，落實(shí)對半成品、成品，整機進(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果核實(shí)發(fā)現都有一共性，故障品查看外殼可以旋轉，測試對比鋁殼高度發(fā)現存在明顯差異（圖1鋁殼高度測試，表1 X廠(chǎng)家不合格品與合格品測試數據對比），不合格品鋁殼高度明顯高于正常品，分析此類(lèi)缺陷為X廠(chǎng)家制造異常引起的不良。

表1  X廠(chǎng)家不合格品與合格品測試數據對比

3.2  X廠(chǎng)家生產(chǎn)工藝分析

經(jīng)過(guò)對X廠(chǎng)家生產(chǎn)工藝排查，發(fā)現生產(chǎn)過(guò)程存在隱患點(diǎn)：1、封口設備改機過(guò)程中，緊固螺絲未打緊，使用過(guò)程螺絲會(huì )出現松動(dòng)現象，導致連桿行程變長(cháng)，產(chǎn)品高度超高（如圖2設備緊固螺絲未打緊）。2、員工抽檢不到位，只對外觀(guān)進(jìn)行觀(guān)察，未對尺寸進(jìn)行測量，檢驗有效性不足。

該對公司過(guò)程可能造成電解電容隱患點(diǎn)制定相關(guān)管控標準：1、增加螺絲緊固復核確認。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，每批由員工隨機抽取10%的產(chǎn)品手工轉動(dòng)確認有無(wú)蓋板轉動(dòng)現象。

圖3  檢測產(chǎn)品高度

3.3  電解電容內部結構分析

觀(guān)察電解電容內部，產(chǎn)品蓋板轉動(dòng)是由于產(chǎn)品鋁殼入膠過(guò)淺造成，如圖4電容成品X光透視檢測。故障品實(shí)際入膠嚴重不足，所以導致轉動(dòng)現象產(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)驗驗證

耐久性實(shí)驗條件施加紋波電流，溫度：105℃，電壓：450V，時(shí)間：2000h。實(shí)際實(shí)驗600小時(shí)失效，出現電解液漏液現象，測試電解電容容值變?。ㄈ鐖D5 電解液漏液及測試容值）。

分析小結：通過(guò)可靠性實(shí)驗驗證高壓電解電容，由于鋁殼嵌入膠度過(guò)淺，在通電高溫實(shí)驗過(guò)程中電解液因實(shí)驗溫度升高及通電導致汽化，使得電解電容內部氣壓升高通過(guò)電解電容封口不緊出流出。若使用在用戶(hù)空調中，使用時(shí)間過(guò)長(cháng)后導致電解電容內部電解液慢慢流逝，最終使得電解電容的容值下降，影響承受電壓值，最終導致空調使用一段時(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(guò)對生產(chǎn)過(guò)程整改發(fā)現單獨對設備緊固螺絲，及增加員工過(guò)程檢測方式及頻率，不能根本性杜絕問(wèn)題，需從器件失效現象方面進(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 封口機高度檢測防火墻）。

原理描述：封口機重新設計高度檢測，當高度高于產(chǎn)品0.2mm后，設備停機，未取出不良品時(shí)，該機臺無(wú)法正常生產(chǎn)。

圖6  封口機高度檢測防火墻

4.2 整改效果評估及應用效果驗證

整改后電解電容高度測試基本達到要求，經(jīng)過(guò)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)，達到整改目標水平。

產(chǎn)品控制高度與入膠深度直接相關(guān)，X 廠(chǎng)家目前控制標準為入膠深度≥0.3mm，為加嚴內控的標準。

圖7  電容成品X光透視檢測

5   電解電容失效整改總結及意義

本次通過(guò)產(chǎn)品使用過(guò)程中的問(wèn)題反饋器件結構異常，以及調整器生產(chǎn)工藝，對廠(chǎng)家生產(chǎn)工藝反饋增加設備二道防火墻，完善過(guò)程控制計劃，從而有效改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品可靠性。

參考文獻

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李帥（1988.4.7),男，助理工程師，研究方向：變頻空調高壓電解電容可靠性技術(shù)研究

注：本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年10月期