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变频空调高压电解电容生产可靠性研究与应用

作者:李 帅,项永金,格力电器(合肥)有限公司时间:2020-10-22来源:电子产品世界收藏
编者按:变频空调用高压电解电容在过程使用出现大批量电容外壳转动现象,会导致高压电解电容在使用过程中出现电解液泄露现象,严重影响产品质量。本文从高压电解电容失效机理方面、器件生产制造方面、器件质量可靠性等方面进行全面分析,通过器件失效机理对电解电容器件进行分析论断,分析结果表明:电解电容在生产制造过程中未有效管控,最终在客户使用时反馈外壳转动现象,控制不当对于售后会产生重大质量隐患。本次应用中出现的电解电容大量外壳转动失效与制造过程管控及过程二级防火墙存在较大关系,制造设备失效导致。从生产过程可靠性评估其生产期间的


本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202010/419532.htm

1   引言

对空调供电电源质量,保护电路避免被过电压击穿有不可或缺的作用,它是维护电路稳定工作的基石。对于高压的重要性更加突出,它工作在强电电路部分,若失效直接导致整个控制器电路失效,所以整个电路的有效性取决于的工作寿命。为了从根本上分析导致电容失效原因,本文从电容失效机理、失效因素等方面进行分析,其整改方案思路可以为其他电容类物料失效分析整改提供借鉴、参考意义。

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图1  铝壳高度测试

2   事件背景

引入使用X厂家高压电解电容在实际生产中反馈可靠性表现并不是很好,在生产过程中反馈电解电容出现现象,该问题严重影响售后质量,对客户安装空调后长期使用存在漏液现象,导致整机失效问题,问题急需攻克解决。

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图2  设备紧固螺丝未打紧

3   电解电容失效原因及失效机理分析

高压电解电容失效主要集中变频某班组主板上,先反馈批量X厂家电解电容,后排查线上未上线制品发现同样存在该现象,通过对半成品、成品封存全检发现大比例不合格,有严重质量风险,落实对半成品、成品,整机进行封存。

3.1  电解电容失效品分析

对电解电容失效品测试结果核实发现都有一共性,故障品查看外壳可以旋转,测试对比铝壳高度发现存在明显差异(图1铝壳高度测试,表1 X厂家不合格品与合格品测试数据对比),不合格品铝壳高度明显高于正常品,分析此类缺陷为X厂家制造异常引起的不良。

表1  X厂家不合格品与合格品测试数据对比

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3.2  X厂家生产工艺分析

经过对X厂家生产工艺排查,发现生产过程存在隐患点:1、封口设备改机过程中,紧固螺丝未打紧,使用过程螺丝会出现松动现象,导致连杆行程变长,产品高度超高(如图2设备紧固螺丝未打紧)。2、员工抽检不到位,只对外观进行观察,未对尺寸进行测量,检验有效性不足。

该对公司过程可能造成电解电容隐患点制定相关管控标准:1、增加螺丝紧固复核确认。2、员工自检,每批产品检测产品高度,并记录到生产随工单上(如图3检测产品高度)。同时外检员检查,每批由员工随机抽取10%的产品手工转动确认有无盖板转动现象。

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图3  检测产品高度

3.3  电解电容内部结构分析

观察电解电容内部,产品盖板转动是由于产品铝壳入胶过浅造成,如图4电容成品X光透视检测。故障品实际入胶严重不足,所以导致转动现象产生。

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图4  电容成品X光透视检测

3.4    电解电容可靠性实验验证

耐久性实验条件施加纹波电流,温度:105℃,电压:450V,时间:2000h。实际实验600小时失效,出现电解液漏液现象,测试电解电容容值变小(如图5 电解液漏液及测试容值)。

分析小结:通过可靠性实验验证高压电解电容,由于铝壳嵌入胶度过浅,在通电高温实验过程中电解液因实验温度升高及通电导致汽化,使得电解电容内部气压升高通过电解电容封口不紧出流出。若使用在用户空调中,使用时间过长后导致电解电容内部电解液慢慢流逝,最终使得电解电容的容值下降,影响承受电压值,最终导致空调使用一段时间后失效。

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图5 电解液漏液及测试容值

4   电解电容失效整改措施

4.1  电解电容失效解决方案

经过对生产过程整改发现单独对设备紧固螺丝,及增加员工过程检测方式及频率,不能根本性杜绝问题,需从器件失效现象方面进行探索并采取有效的解决方案。

解决方法:铝壳高度检测增加二道(如图6 封口机高度检测)。

原理描述:封口机重新设计高度检测,当高度高于产品0.2mm后,设备停机,未取出不良品时,该机台无法正常生产。

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图6  封口机高度检测

4.2 整改效果评估及应用效果验证

整改后电解电容高度测试基本达到要求,经过对电解电容新制品评估,整改后制品入胶深度符合要求(如图7 电容成品X光透视检测),达到整改目标水平。

产品控制高度与入胶深度直接相关,X 厂家目前控制标准为入胶深度≥0.3mm,为加严内控的标准。

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图7  电容成品X光透视检测

5   电解电容失效整改总结及意义

本次通过产品使用过程中的问题反馈器件结构异常,以及调整器生产工艺,对厂家生产工艺反馈增加设备二道防火墙,完善过程控制计划,从而有效改善产品质量,提高产品可靠性。

参考文献

[1]  叶怀民. 电解电容器在电子电路中常见的故障及对策 [J].科技信息.2011-10-05

[2]  黄兆军. 电解电容加速寿命试验的研究与应用探讨[J].日用电器. 2013-08-25   

[3]  周慧德. 开关电源中铝电解电容可靠性的研究.哈尔滨工业大学. 2010-06-01

[4]  胡向峰. 电解电容纹波的傅立叶分析和计算[J].科技信息. 2012-10-15

李帅(1988.4.7),男,助理工程师,研究方向:高压电解电容可靠性技术研究

注:本文来源于《电子产品世界》杂志2020年10月期



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