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。

1   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)致整個控制器電路失效，所以整個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，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，落實對半成品、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：1、封口設(shè)備改機(jī)過程中，緊固螺絲未打緊，使用過程螺絲會出現(xiàn)松動現(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，檢驗有效性不足。

該對公司過程可能造成電解電容隱患點制定相關(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)動確認(rèn)有無蓋板轉(zhuǎn)動現(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。故障品實際入膠嚴(yán)重不足，所以導(dǎo)致轉(zhuǎn)動現(xiàn)象產(chǎn)生。

圖4  電容成品X光透視檢測

3.4    電解電容可靠性實驗驗證

耐久性實驗條件施加紋波電流，溫度：105℃，電壓：450V，時間：2000h。實際實驗600小時失效，出現(xiàn)電解液漏液現(xiàn)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(jié)：通過可靠性實驗驗證高壓電解電容，由于鋁殼嵌入膠度過淺，在通電高溫實驗過程中電解液因?qū)嶒灉囟壬呒巴妼?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，該機(jī)臺無法正常生產(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，完善過程控制計劃，從而有效改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品可靠性。

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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