中心論題:
- 靜電防護、濕度、溫度、粉塵等因素對電源模塊的可靠性影響
解決方案:
- 確保電源模塊的生產(chǎn)環(huán)境是潔凈有序的
- 有良好的靜電防護措施
- 在生產(chǎn)車間安裝空調(diào)調(diào)溫系統(tǒng)、抽濕系統(tǒng)控制濕度、溫度
在現(xiàn)在社會,AC/DC轉(zhuǎn)換、DC/DC轉(zhuǎn)換已逐漸成為模塊化產(chǎn)業(yè),也逐步成為各種電子設(shè)備、自動控制設(shè)備的重要組成部分,AC/DC電源模塊及DC/DC電源模塊的質(zhì)量及可靠性也在很大程度上影響著整個設(shè)備的可靠性、失效率及維修率。
影響電源產(chǎn)品可靠性的有設(shè)計、工藝、管理、測試及手段、來料等因素,這些方面都是各電源模塊生產(chǎn)及使用廠家關(guān)注的方面。事實上,電源模塊的可靠性除了要確保各項性能指標的優(yōu)化,還要確保電源模塊的生產(chǎn)環(huán)境是潔凈有序的,有良好的靜電防護措施,有適當(dāng)?shù)臏囟燃皾穸龋挥性谶@樣的條件下生產(chǎn)的電源模塊才真正稱得上是可靠性高的電源產(chǎn)品。
隨著社會的不斷進步,電子設(shè)備在工業(yè)化生產(chǎn)、交通運輸、通信等各領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用,電子設(shè)備的可靠性在一定程度上也決定了各項經(jīng)濟活動的有效運行,而電源模塊雖然在電子設(shè)備中所占的成本很低,但可稱為電子設(shè)備的“心臟”,電源模塊失效直接就可能導(dǎo)致電子設(shè)備的癱瘓,造成不可挽回的損失。
靜電會導(dǎo)致電源模塊元器件失效
元器件在制造、存儲、運輸及裝配過程中,由于儀器設(shè)備、材料及操作者的相對運動,均有可能因摩擦而產(chǎn)生靜電電壓,當(dāng)器件與這些帶電體接觸時,帶電體就會通過器件放電,引起器件失效。
現(xiàn)代的集成電路大多數(shù)采用MOS電路,而電源模塊中大多也使用了MOS管及集成電路芯片。在電源模塊的生產(chǎn)中如不注意靜電防護,往往會導(dǎo)致較高的元件壞品率。即使經(jīng)過測試合格的產(chǎn)品,也可能在生產(chǎn)制造過程中,因靜電而對MOS管及集成電路芯片造成輕微的損傷,從而影響電源模塊的壽命及可靠性。在生產(chǎn)環(huán)境中引入靜電防護系統(tǒng)(采用人體防靜電接地、地坪防靜電接地和操作裝置、儀器的防靜電接地等方式)后,則可以有效避免對MOS管及集成電路芯片造成的損傷。電子元器件防靜電損傷是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它貫穿于系統(tǒng)或設(shè)備研制與生產(chǎn)的全過程。從元器件采購、包裝、運輸、庫存、安裝、調(diào)試、試驗直至用戶使用,全過程、全方位、全員都應(yīng)遵循防靜電損失的一系列相關(guān)措施。防護是一個系統(tǒng)工程,要有設(shè)備的投入、人員的投入以及有效的管理和制度。由此可見,一個靜電防護系統(tǒng)的好壞,直接反映出一個企業(yè)的品質(zhì)管理水平,是一個企業(yè)實力的展現(xiàn)。
濕度不能太高,也不能太低
潮濕能滲入多孔性材料內(nèi),造成導(dǎo)電體之間漏電通路,產(chǎn)生氧氣,零部件吸潮使絕緣電阻降低,隔離耐壓能力下降。然而過度的干燥也會使某些材料變脆、表面粗糙,甚至產(chǎn)生靜電,故生產(chǎn)環(huán)境對電源的可靠性也會產(chǎn)生一定的影響。
大多數(shù)電源模塊的生產(chǎn)都是將元件焊在小塊的PCB板(印刷電路板)上,然后將小塊的PCB板用樹脂灌封到外殼中。在生產(chǎn)過程中,如生產(chǎn)環(huán)境濕度較高,尤其是南方多雨季節(jié)時,空氣中的水分就會凝結(jié)到PCB板及元件上,即使在用樹脂灌封時,通過真空除泡工藝除去氣泡,也無法將PCB板及元件上的水分去除。當(dāng)電源模塊工作在較高的環(huán)境溫度時,PCB板及元件上的水分汽化膨脹,導(dǎo)致電源模塊出現(xiàn)裂痕,拉斷內(nèi)部的變壓器線,或引入外界的濕氣,腐蝕電源模塊內(nèi)部的元件或造成模塊內(nèi)部的電路短路。對于隔離電壓要求較高的場合,PCB板及元件上的水分也會降低電源模塊的隔離能力,甚至造成初次級間的擊穿,出現(xiàn)嚴重后果。
過低的濕度也會使空氣中漂浮太多的粉塵,影響電源模塊的品質(zhì)。過低的濕度也會因人員的走動產(chǎn)生靜電電荷,即使通過靜電防護系統(tǒng)的保護,也可能造成元器件的靜電損傷或軟擊穿,造成同前面講述同樣的后果。
在生產(chǎn)環(huán)境中引入空調(diào)系統(tǒng)、抽濕系統(tǒng),可以使生產(chǎn)環(huán)境的濕度保持一個合適的水平,避免因水分凝結(jié)或空氣過分干燥而對電源模塊可靠性造成不良的影響。
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高溫、低溫對元器件均會有不同程度的影響
生產(chǎn)環(huán)境的溫度同樣需要嚴格控制。高溫、低溫對元器件均會有不同程度的影響。
高溫環(huán)境會使電源內(nèi)的電阻、電感、電容、電功率系列等電性能參數(shù)發(fā)生變化,使絕緣子變軟從而造成絕緣失效;活動性元件可能因膨脹卡死而使結(jié)構(gòu)失效,涂覆表面起泡,氧化和其他化學(xué)反應(yīng)加速,潤滑劑粘度降低和蒸發(fā)而喪失潤滑性;由于物理膨脹而使活動部件的磨損增加及其結(jié)構(gòu)強度下降等。
低溫環(huán)境會使電源的塑料和橡膠失去柔性而變脆,有潮氣時會出現(xiàn)結(jié)冰,潤滑劑變成膠質(zhì)且變粘而失去潤滑性;涂覆表面龜裂;由于物理性收縮而使結(jié)構(gòu)失效,改變電和機械功能等。
電源模塊,尤其是小體積的1W、2W電源模塊,往往采用內(nèi)徑小于5mm的磁環(huán)繞制變壓器,繞制這類變壓器只能用手工生產(chǎn),在生產(chǎn)溫度較高時,生產(chǎn)員工手掌會出汗,在繞制變壓器時,手上的汗會留在變壓器上,其中的水分及鹽分會對變壓器的漆皮造成損傷,降低變壓器的絕緣能力,會對電源模塊的可靠性造成潛在的影響。
在生產(chǎn)車間安裝空調(diào)調(diào)溫系統(tǒng),保證車間溫度維持在26度左右,使生產(chǎn)員工有一個清涼舒適的環(huán)境,才能生產(chǎn)出品質(zhì)可靠的電源模塊產(chǎn)品。
粉塵會影響電性能
較多的粉塵會擦傷電源、磨損精加工表面,造成氣孔堵塞,潤滑劑被污染,絕緣件污染,產(chǎn)生電暈通路,使電性能降低。
如生產(chǎn)環(huán)境不清潔,空氣中飄浮的灰塵落在PCB板上,元件虛焊、假焊的情況會大大增加,不但對產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率造成一定影響,也會對產(chǎn)品的可靠性及產(chǎn)品的壽命造成一定影響。注重生產(chǎn)環(huán)境的清潔,搞好5S管理,是確保生產(chǎn)出合格、可靠產(chǎn)品的一個保證。
北方的天氣沙塵、粉塵較南方厲害,故需更加注意控制,可采用空氣過濾、密封、排煙系統(tǒng)等方法加以解決。
儲存和保管
儲存和保管不當(dāng)是造成元器件可靠性降低或失效的另一個重要原因,必須給予重視并采取相應(yīng)的措施。如貨倉的溫度和濕度應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi),使用防潮箱,注意防潮、防靜電,不應(yīng)使有害氣體存在,并定期進行重檢。
存放器件的容器應(yīng)采用不易帶靜電及不易引起元器件化學(xué)反應(yīng)的材料制成,定期檢查敏感的元器件等。電子原材料搬運及取放還應(yīng)注意輕拿輕放,陶瓷電容、磁性材料等都是易摔裂的原材料,使用及搬運時尤其應(yīng)注意。
綜上所述,生產(chǎn)環(huán)境的管理是電源模塊可靠性的一個重要保證,這些管理需要企業(yè)人力、物力的投入,需要將各項管理措施落到實處,而不是只寫在紙上,講在會上,貼在墻上。
生產(chǎn)環(huán)境的管理水平,集中體現(xiàn)了一個電源模塊制造企業(yè)的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)實力,只有靠品質(zhì)生存的企業(yè)才是真正基業(yè)長青的企業(yè)。
在人們?nèi)找嬉蕾嚞F(xiàn)代科技,作為電子設(shè)備的能量來源,電源,已成為電子系統(tǒng)中非常重要甚至是最為關(guān)鍵的元件,電源模塊可靠性也日益引起各電子設(shè)備生產(chǎn)廠家的重視,這也對電源模塊的生產(chǎn)廠家提出了更高的要求,生產(chǎn)環(huán)境的評估、生產(chǎn)管理的評估也被列為供應(yīng)商評估的重要內(nèi)容。
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參考文獻:
1 電子元器件可靠性工程
2 IEC300-1 《可信性大綱管理》
3 IEC300-3 《可靠性大綱要求和任務(wù)》