生產(chǎn)環(huán)境對電源產(chǎn)品可靠性的影響
廣州金升陽科技有限公司
摘要： 主要從靜電防護(hù)、濕度、溫度、粉塵等幾方面對產(chǎn)品的可靠性影響分析說明
關(guān)鍵字：金升陽、模塊電源、可靠性、生產(chǎn)環(huán)境
ABSTRACT: Describe and analyze product reliability in respect of anti-static, humidity, temperature, powder dust etc.
keywords: MORNSUN、Converter、Reliability、Production environment
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(gè)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(jì)、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(shí)上，電源模塊的可靠性除了要確保各項(xiàng)性能指標(biāo)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(hù)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(jìn)步，電子設(shè)備在工業(yè)化生產(chǎn)、交通運(yùn)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(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動的有效運(yùn)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。
一、靜電防護(hù)：
元器件在制造、存儲、運(yùn)輸及裝配過程中，由于儀器設(shè)備、材料及操作者的相對運(yùn)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(shí)，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(hù)，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(hù)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(xiàng)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(yùn)輸、庫存、安裝、調(diào)試、試驗(yàn)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(hù)是一個(gè)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(gè)靜電防護(hù)系統(tǒng)的好壞，直接反映出一個(gè)企業(yè)的品質(zhì)管理水平，是一個(gè)企業(yè)實(shí)力的展現(xiàn)。
二、濕度：
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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(yán)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(hù)系統(tǒng)的保護(hù)，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(gè)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。
|
濕度對產(chǎn)品的影響 |
|
空氣中的水分浸入樹脂中 |
|
加熱初期，微量的水蒸氣壓力造樹脂接口的分層現(xiàn)象 |
|
水蒸氣的壓力隨著焊接溫度升高，使樹脂膨脹 |
|
水蒸氣透過封裝裂痕排出，造出產(chǎn)品不良現(xiàn)象。 |
|
|
|
|
|
三、溫度：
生產(chǎn)環(huán)境的溫度同樣需要嚴(yán)格控制。高溫、低溫對元器件均會有不同程度的影響。
3.1 高溫
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(qiáng)度下降等。
3.2 低溫
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(shí)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(jī)械功能等。
3.3 溫度控制
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(shí)，生產(chǎn)員工手掌會出汗，在繞制變壓器時(shí)，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(gè)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。
四、粉塵：
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(gè)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。
五、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(gè)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(jìn)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(yùn)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(yùn)時(shí)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(gè)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(xiàng)管理措施落到實(shí)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(gè)電源模塊制造企業(yè)的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)實(shí)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。
你的公司做好準(zhǔn)備了嗎？
參考文獻(xiàn)
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)》
|
