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          淺析機械應(yīng)力對空調(diào)用電感可靠性的影響

          作者:沈培勤,陳秀秀,楊守武(格力電器(合肥)有限公司,安徽合肥 230000) 時間:2022-09-23 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
          編者按:電感是空調(diào)用常見器件之一,電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。電感只有一個繞組,具有一定的電感,它只阻礙電流的變化。如果電感器在沒有電流通過的狀態(tài)下,電路接通時它將試圖阻礙電流流過它;如果電感器在有電流通過的狀態(tài)下,電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感受應(yīng)力影響較大,在生產(chǎn)過程以及產(chǎn)品運輸環(huán)節(jié)需特別重視應(yīng)力問題,機械應(yīng)力會直接導(dǎo)致電感使用壽命縮短。


          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202209/438505.htm

          1   簡介

          是用絕緣導(dǎo)線(如漆包線、紗包線)繞在絕緣骨架或者磁芯、鐵芯上的一組串聯(lián)同軸線匝,是電子電路中常用的元器件之一。的主要作用是對交流信號的隔離、濾波或者與電容器、電阻組成諧振電路。當(dāng)線圈中有電流通過時,線圈的周圍就會產(chǎn)生磁場。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時,其周圍的磁場也會相應(yīng)的變化,此變化的磁場可以使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,具體結(jié)構(gòu)如下圖:

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          圖1 電感結(jié)構(gòu)圖

          2   技術(shù)背景

          空調(diào)用控制器發(fā)現(xiàn)多聯(lián)內(nèi)機主板電感受力破損問題突出,主板不通電、顯示板不顯示問題,故障件均表現(xiàn)為L5 電感引腳受力起翹,電感線圈斷開導(dǎo)致。生產(chǎn)班組不集中,物料廠家批次不集中。

          3   失效分析

          3.1 故障主板失效分析

          故障主板上僅電感失效,L5 電感引腳脫出骨架從而導(dǎo)致引線受力崩斷,主板更換L5 電感后可正常工作,從故障品外觀可以看出電感失效為應(yīng)力失效導(dǎo)致。

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          圖2 引腳從骨架中脫出(左)、引線受力崩斷(右)

          4   生產(chǎn)過程排查

          4.1 配送環(huán)節(jié)

          廠家以及蜘蛛班配送均為鈣素盒整盒包裝來料,檢查手插段插裝此物料崗位物料放置在物料盒內(nèi),未發(fā)現(xiàn)異常隱患點。

          4.2 波峰焊環(huán)節(jié)

          查看波峰焊出板口,主板出板方式為電感朝外側(cè)出板,與故障件受力方向不一致,排除波峰焊出板口卡板導(dǎo)致。

          4.3 產(chǎn)線周轉(zhuǎn)

          產(chǎn)線周轉(zhuǎn):過程排查班組波峰焊后補焊崗位以及爐后AOI 崗位存在周轉(zhuǎn)情況,且器件面朝下放置過程存在受力隱患,但受力方向為由外至內(nèi),與故障異常不符。

          4.4 噴膠環(huán)節(jié)

          對班組過程噴膠機以及涂覆機操作過程情況進行檢查,過設(shè)備時主板存在板邊,且均為整拼主板(1 拼2 塊)進行操作,過程未發(fā)現(xiàn)異常。

          4.5 分板環(huán)節(jié)

          班組分板邊崗位在功能測試后,查看班組分板邊操作,存在手拿取故障電感位置朝外側(cè)分板進行操作的情況,器件存在受力隱患。

          4.6 打包環(huán)節(jié)

          查看打包崗位員工存在拿取故障電感位置進行打包裝車的情況,器件存在受力隱患,此種受力為主板重量,模擬不足以導(dǎo)致電感變形,查看主板打包狀態(tài)為故障電感位置朝下,電感接觸工裝車底部,與故障方向不一致,過程隱患較小。

          4.7 總裝環(huán)節(jié)

          總裝打電器盒蓋工序,動作為電器盒蓋從電器盒有鈑金防護邊一端套入后打螺釘,未發(fā)現(xiàn)與主板電感干涉隱患的應(yīng)力。

          小結(jié):廠內(nèi)生產(chǎn)過程中存在兩處電感受力的隱患點,一個是主板分板操作,一個是主板裝配到電器盒內(nèi)時存在擠壓電感導(dǎo)致電感引腳受力隱患。

          5   跌落試驗驗證

          5.1 單體跌落試驗

          試驗環(huán)境:室溫、水泥地面。

          樣品:A、B 兩個廠家各5 單。

          跌落高度:0.5 m、0.8 m(流水線高度)、1.0 m(流水線高度)、1.2 m、1.5 m、1.8 m。

          受力面:引腳向下。

          判定條件:測試電感量、平衡電感、直流電阻,觀察樣品本體情況。

          單體跌落試驗結(jié)果:A 廠家與B 廠家物料均受不住0.8 m 的高度,出現(xiàn)引腳骨架斷的現(xiàn)象,且在1.0 m 的高度跌落后會出現(xiàn)引腳骨架脫落將線扯斷的情況,具體結(jié)果詳見表1 和表2。

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          5.2 主板跌落試驗

          試驗環(huán)境:室溫、水泥地面。

          樣品:主板5 pcs(個)。

          跌落高度:0.5 m、0.8 m(流水線高度)、1.0 m(流水線高度)、1.2 m、1.5 m、1.8 m。

          受力面:正面跌落(元器件在板上方)、反面跌落(元器件在板下方)、側(cè)面跌落(L5 電感在下方)。

          判定條件:觀察樣品本體情況。

          主板跌落試驗結(jié)果:在1.0 m 的高度跌落后會出現(xiàn)引腳骨架脫落將線扯斷的情況,具體結(jié)果詳見表3。

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          5.3 整機跌落試驗一

          樣品:多聯(lián)內(nèi)機機組3 臺,電感未做打膠處理。

          跌落方案:1)底面600,其余面450,棱300,角300,1 角2 棱5 面共8 次;

          2)非常規(guī)跌落1 米高度,底面朝下跌落3 次。

          整機跌落試驗結(jié)論:電感未做打膠處理,跌落第一次就出現(xiàn)引腳脫出骨架本體問題,繼續(xù)開展非常規(guī)跌落就會出現(xiàn)引腳嚴(yán)重脫離骨架,引線緊繃?yán)瓟鄦栴}。

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          具體試驗情況內(nèi)容如下。

          1)對3 臺多聯(lián)內(nèi)機嚴(yán)格按照跌落試驗要求的1 角2棱5 面(不跌頂面)共8 次跌落方式,第一次跌落完畢后對機組主板L5 電感進行查看,有1 臺機組出現(xiàn)引腳輕微脫離本體骨架的情況。

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          圖3 引腳已從骨架脫出

          2)對其中1 臺第一次跌落無異常的機組進行第二次跌落試驗,拆開發(fā)現(xiàn)L5 電感引腳已出現(xiàn)輕微脫出本體骨架的情況,電感引線未發(fā)現(xiàn)斷裂情況。

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          圖4 引腳已從骨架脫出,引線未斷

          3)對第一次跌落試驗中引腳輕微脫出本體骨架的機組,進行第一次非常規(guī)跌落試驗,高度1 米底面朝下平跌3 次,查看L5 電感已起翹脫離PCB 板面,引腳與骨架脫出約1 mm 左右,電感引線未發(fā)現(xiàn)斷裂情況。

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          圖5 引腳已從骨架脫出,引線未斷

          4)對第一次非常規(guī)跌落機組再進行第二次非常規(guī)跌落,電感本體已嚴(yán)重脫離PCB 板面,電感明顯起翹,引腳脫出骨架約3 mm 左右,引線緊繃即將斷開。

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          圖6 引腳已從骨架脫出,引線即將斷開

          5.4 整機跌落試驗二

          樣品:未打膠電感主板、主板電感打膠、電器盒電感打膠、雅瑪西廠家新結(jié)構(gòu)L 型電感主板

          跌落方案:1 角3 棱6 面跌落10 次。

          跌落高度(單位:mm):600、800、1000。

          整機跌落試驗結(jié)論:電感未打膠及邊角打膠整機跌落試驗后出現(xiàn)引腳脫出本體骨架問題,主板電器盒電感側(cè)面打膠固定及L 型新結(jié)構(gòu)電感整機跌落無異常,未出現(xiàn)引腳脫出骨架情況。

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          具體試驗情況內(nèi)容如下。

          1)對電感未做打膠處理的主板裝整機進行跌落試驗,高度600 mm,1 角3 棱6 面跌落10 次,引腳出現(xiàn)輕微脫出本體骨架現(xiàn)象。

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          圖7 引腳已從骨架脫出,引線未斷開

          2)對電感邊角打膠的主板裝整機進行跌落試驗,高度600 mm,1 角3 棱6 面跌落10 次,引腳出現(xiàn)輕微脫出本體骨架現(xiàn)象。

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          圖8 引腳從骨架輕微脫出

          3)對主板上電感側(cè)面打膠后裝整機進行跌落試驗,高度600 mm、800 mm、1 000 mm,1 角3 棱6 面跌落10 次,無異常。

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          圖9 引腳未脫出

          4)對主板裝入電器盒后進行電感側(cè)面打膠再裝整機進行跌落試驗,高度600 mm、800 mm、1 000 mm,1 角3 棱6 面跌落10 次,無異常。

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          圖10 引腳未脫出

          5)對電感“L 型”新結(jié)構(gòu)的主板裝整機進行跌落試驗, 高度600 mm、800 mm、1 000 mm,1 角3 棱6面跌落10 次,無異常。

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          圖11 引腳未脫出

          小結(jié):通過對電感單體跌落試驗、主板跌落試驗、整機跌落試驗驗證,判定故障電感受力起翹破損問題,主要原因為物流周轉(zhuǎn)運輸、售后周轉(zhuǎn)不當(dāng)導(dǎo)致。通過對電感側(cè)邊增加打膠固定或電感引腳結(jié)構(gòu)優(yōu)化為L 型結(jié)構(gòu),可以有效避免周轉(zhuǎn)運輸過程中導(dǎo)致的電感破損問題產(chǎn)生。

          6   電感可靠性提升方案

          6.1 操作方式整改

          組織對主板線分板操作崗位及預(yù)裝裝配主板崗位員工操作手法進行規(guī)范和培訓(xùn),避免抓取和擠壓電感進行操作導(dǎo)致電感受力。

          6.2 打膠固定

          由于在電感引腳側(cè)邊執(zhí)行打膠固定,主板線執(zhí)行打膠操作過程容易導(dǎo)致熱熔膠流出板面與注塑件產(chǎn)生干涉,建議在預(yù)裝裝配完主板后再對電感側(cè)邊位置進行打膠操作固定。

          6.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

          提升引腳與骨架的結(jié)合力的整改,更改骨架材質(zhì),同時將引腳形狀更改成L 形。

          參考文獻:

          [1] 霍秀平.關(guān)于電路系統(tǒng)與力學(xué)系統(tǒng)某些相似性的探討[J].物理通報,2002(7):13-15.

          (本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年9月期)

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