某濾波電容燒毀故障的分析處理及改進

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

李大成/海裝裝備采購中心

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

【關鍵詞】電容器；燒毀；技術歸零

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管口有焦糊味，且在地面電源上電時主蓄綠燈閃亮，導致飛機發電機上的交流配電盒斷路器跳開。在開蓋檢查后發現，該充電器內部的某型交流濾波器被燒毀，導致產品停止工作、不能充電，經該交流濾波器研制生產單位分析認為，該濾波器實效是由其內部的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品，且該返修產品故障現象與上次故障類似，經了解查明，充電器內部的交流濾波器再次出現燒毀的故障現象。

二、原因和機理分析

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

該交流濾波器是由A、B、C三相組成，內部有共模電感及X電容等組件。在對該交流濾波器進行開蓋前后，工廠對產品的外觀進行了仔細檢查，測量了其直流電阻、電感量、電容量等值，發現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。通過以上現象說明，交流濾波器內部PCB出現了大面積的碳化現象，并引起嚴重的短路現象，使得A、C相電流比B相電流大，導致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上，借鑒前期其他產品故障分析的經驗，重新對X電容出現碳化的現象進行了分析，對電容碳化可能存在的因素進行了逐個分析：

1.固有缺陷。如果電容器內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損耗增大，空隙處在電場作用下產生漏電而使電容器發熱量增加，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.外應力作用造成裂紋損傷。外應力作用通常可分為熱應力和機械應力兩大類。在焊接或安裝過程中，由于外應力作用，電容器內部可能會出現裂紋，從而使得電容參數出現異常。一般情況下，電容器內部裂紋的產生可能導致其產生短路的現象；但當在電場、潮氣等綜合環境作用下，裂紋處就會逐漸形成漏電通道，導致電容器絕緣電阻和抗電強度下降，從而發生電容器短路、擊穿甚至燒毀等現象。由于X電容的工作電壓為交流275V，遠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，即燒毀現象首先發生在印制板底板。因此，綜合上述現象及分析，該交流濾波器短路是由于X電容在裝配過程中出現損傷或存在固有缺陷，經過長時間使用后，該電容形成漏電通道，并最終形成短路產生熱量，導致焊孔周圍PCB板碳化，短路產生的熱量導致相應位置的電容溫度升高，當超過其允許的最高溫度時發生電容擊穿燒毀，從而產生上述的A相共模電感的漆包線燒斷及X電容燒毀等現象。

三、改進措施

為避免類似問題的重復發生，根據實際情況，制定了相應的解決措施：

1.在供方對發生的問題進行嚴格歸零。一是完善交流濾波器設計，采用金屬化過孔處理的PCB電路板，優化焊盤，同時改進降溫、散熱設計，加強交流濾波器殼體散熱速度，降低內部溫度，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到焊料充分潤濕的溫度，同時采用溫控電烙鐵進行焊接，并按特殊工藝過程進行控制；三是在焊接工序后增加質量控制點，對焊點進行≥10倍顯微鏡鏡檢，并在產品生產完成后使用X光檢查，提出有多余物的濾波器；四是在產品出所前進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行確認；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行全過程檢查；三是對供方交付的交流濾波器進行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行X光檢查；二是對在廠裝有該交流濾波器的產品進行復查，并對外場產品使用情況進行了解。

當前，隨著電子裝備科學技術的迅猛發展，元器件的技術、工藝和質量等級都等到了很大提高，而在科研生產過程中，很多承制單位仍存在著“邊研制、邊生產、邊交付”現象，由于經費、進度等各方面的原因，一些產品仍然沿用以前選用的低質量等級元器件，從而影響了產品質量。因此在質量監督過程中，要以可靠性為關注焦點，督促工廠在研制過程中要嚴格貫徹可靠性設計思想，落實可靠性設計準則，認證開展可靠性預計、分配與分析等工作，加強對產品設計和元器件選型的控制，在生產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量控制，注重收集產品可靠性數據，進行數據統計分析，適時組織進行可靠性增長，不斷提高裝備可靠性水平。