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

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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，對電解電容本體質(zhì)量進(jìn)行提升。

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

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(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。