李大成/海裝裝備采購中心

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某濾波電容燒毀故障的分析處理及改進(jìn)

李大成/海裝裝備采購中心

【摘 要】針對再次出現(xiàn)的某濾波電容燒毀的質(zhì)量問題，本文進(jìn)行了原因分析，并按照“雙五條”歸零要求進(jìn)行了歸零，提出了產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)和電容器質(zhì)量控制的措施。

【關(guān)鍵詞】電容器；燒毀；技術(shù)歸零

一、概述

2012年，從外場返回一臺蓄電池組主充電器，反映該住充電器通風(fēng)管口有焦糊味，且在地面電源上電時主蓄綠燈閃亮，導(dǎo)致飛機發(fā)電機上的交流配電盒斷路器跳開。在開蓋檢查后發(fā)現(xiàn)，該充電器內(nèi)部的某型交流濾波器被燒毀，導(dǎo)致產(chǎn)品停止工作、不能充電，經(jīng)該交流濾波器研制生產(chǎn)單位分析認(rèn)為，該濾波器實效是由其內(nèi)部的X電容引腳與PCB的焊接點虛焊引起的。今日，工廠再次收到外場返修產(chǎn)品，且該返修產(chǎn)品故障現(xiàn)象與上次故障類似，經(jīng)了解查明，充電器內(nèi)部的交流濾波器再次出現(xiàn)燒毀的故障現(xiàn)象。

二、原因和機理分析

問題發(fā)生后，相關(guān)部門高度重視，按照返修流程向相關(guān)部門進(jìn)行了情況通報，組織人員對產(chǎn)品進(jìn)行了檢查和原因分析，并將該交流濾波器返回研制生產(chǎn)單位進(jìn)行實效分析，同時選派技術(shù)和質(zhì)量人員一起參加相關(guān)工作。

該交流濾波器是由A、B、C三相組成，內(nèi)部有共模電感及X電容等組件。在對該交流濾波器進(jìn)行開蓋前后，工廠對產(chǎn)品的外觀進(jìn)行了仔細(xì)檢查，測量了其直流電阻、電感量、電容量等值，發(fā)現(xiàn)A相和C相之間的三只X電容中的其中兩只電容的封裝外殼已出現(xiàn)部分損壞且該兩只電容器已失效，另一只X電容已全部碳化，只剩兩根電容引腳，其下方PCB板燒穿約6×6mm，A相輸出端周圍殼體焊縫處焊錫已融化，共膜電感A相繞組已燒斷，其磁芯外殼被燒壞。通過以上現(xiàn)象說明，交流濾波器內(nèi)部PCB出現(xiàn)了大面積的碳化現(xiàn)象，并引起嚴(yán)重的短路現(xiàn)象，使得A、C相電流比B相電流大，導(dǎo)致A相漆包線燒斷。為徹底查明故障原因，工廠再上次分析的基礎(chǔ)上，借鑒前期其他產(chǎn)品故障分析的經(jīng)驗，重新對X電容出現(xiàn)碳化的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，對電容碳化可能存在的因素進(jìn)行了逐個分析：

1.固有缺陷。如果電容器內(nèi)部存在一定程度的空隙等固有微缺陷，該類缺陷會使電容器抗電強度下降，并在一定強度的電場作用下就可能引起電容器擊穿，從而造成電容器短路燒毀。另外，固有缺陷會使電容介質(zhì)損耗增大，空隙處在電場作用下產(chǎn)生漏電而使電容器發(fā)熱量增加，在電場和熱量的不斷積累作用下，造成電容器熱擊穿，短路燒毀。

2.外應(yīng)力作用造成裂紋損傷。外應(yīng)力作用通?？煞譃闊釕?yīng)力和機械應(yīng)力兩大類。在焊接或安裝過程中，由于外應(yīng)力作用，電容器內(nèi)部可能會出現(xiàn)裂紋，從而使得電容參數(shù)出現(xiàn)異常。一般情況下，電容器內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生可能導(dǎo)致其產(chǎn)生短路的現(xiàn)象；但當(dāng)在電場、潮氣等綜合環(huán)境作用下，裂紋處就會逐漸形成漏電通道，導(dǎo)致電容器絕緣電阻和抗電強度下降，從而發(fā)生電容器短路、擊穿甚至燒毀等現(xiàn)象。由于X電容的工作電壓為交流275V，遠(yuǎn)高于交流濾波器的工作電壓115V。而從印制板燒毀的情況來看，印制板底燒毀面積明顯大于安裝元器件一面的面積，即燒毀現(xiàn)象首先發(fā)生在印制板底板。因此，綜合上述現(xiàn)象及分析，該交流濾波器短路是由于X電容在裝配過程中出現(xiàn)損傷或存在固有缺陷，經(jīng)過長時間使用后，該電容形成漏電通道，并最終形成短路產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致焊孔周圍PCB板碳化，短路產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致相應(yīng)位置的電容溫度升高，當(dāng)超過其允許的最高溫度時發(fā)生電容擊穿燒毀，從而產(chǎn)生上述的A相共模電感的漆包線燒斷及X電容燒毀等現(xiàn)象。

三、改進(jìn)措施

為避免類似問題的重復(fù)發(fā)生，根據(jù)實際情況，制定了相應(yīng)的解決措施：

1.在供方對發(fā)生的問題進(jìn)行嚴(yán)格歸零。一是完善交流濾波器設(shè)計，采用金屬化過孔處理的PCB電路板，優(yōu)化焊盤，同時改進(jìn)降溫、散熱設(shè)計，加強交流濾波器殼體散熱速度，降低內(nèi)部溫度，使得電容器不會因短路而燒毀；二是完善工藝文件，將焊接要求操作時間T＜10S更改為5S＜T＜10S，以保證焊接時的溫度達(dá)到焊料充分潤濕的溫度，同時采用溫控電烙鐵進(jìn)行焊接，并按特殊工藝過程進(jìn)行控制；三是在焊接工序后增加質(zhì)量控制點，對焊點進(jìn)行≥10倍顯微鏡鏡檢，并在產(chǎn)品生產(chǎn)完成后使用X光檢查，提出有多余物的濾波器；四是在產(chǎn)品出所前進(jìn)行溫度沖擊和振動試驗，提前篩選出有瑕疵的交流濾波器。

2.工廠加強對供方的過程控制。一是對供方的特殊過程進(jìn)行確認(rèn)；二是派人前往供方對交流濾波器在出所前的溫度沖擊和振動試驗進(jìn)行全過程檢查；三是對供方交付的交流濾波器進(jìn)行X光抽樣檢查。

3.做好舉一反三工作。一是按照更改后的工藝文件要求，對目前在廠的交流濾波器進(jìn)行X光檢查；二是對在廠裝有該交流濾波器的產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)查，并對外場產(chǎn)品使用情況進(jìn)行了解。

當(dāng)前，隨著電子裝備科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，元器件的技術(shù)、工藝和質(zhì)量等級都等到了很大提高，而在科研生產(chǎn)過程中，很多承制單位仍存在著“邊研制、邊生產(chǎn)、邊交付”現(xiàn)象，由于經(jīng)費、進(jìn)度等各方面的原因，一些產(chǎn)品仍然沿用以前選用的低質(zhì)量等級元器件，從而影響了產(chǎn)品質(zhì)量。因此在質(zhì)量監(jiān)督過程中，要以可靠性為關(guān)注焦點，督促工廠在研制過程中要嚴(yán)格貫徹可靠性設(shè)計思想，落實可靠性設(shè)計準(zhǔn)則，認(rèn)證開展可靠性預(yù)計、分配與分析等工作，加強對產(chǎn)品設(shè)計和元器件選型的控制，在生產(chǎn)和使用過程中要加強可靠性管理工作，開展可靠性摸底與鑒定試驗，重視元器件二次篩選和質(zhì)量控制，注重收集產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，適時組織進(jìn)行可靠性增長，不斷提高裝備可靠性水平。