某滤波电容烧毁故障的分析处理及改进

李大成/海装装备采购中心



某滤波电容烧毁故障的分析处理及改进

李大成/海装装备采购中心

【摘 要】针对再次出现的某滤波电容烧毁的质量问题，本文进行了原因分析，并按照“双五条”归零要求进行了归零，提出了产品技术改进和电容器质量控制的措施。

【关键词】电容器；烧毁；技术归零

一、概述

2012年，从外场返回一台蓄电池组主充电器，反映该住充电器通风管口有焦糊味，且在地面电源上电时主蓄绿灯闪亮，导致飞机发电机上的交流配电盒断路器跳开。在开盖检查后发现，该充电器内部的某型交流滤波器被烧毁，导致产品停止工作、不能充电，经该交流滤波器研制生产单位分析认为，该滤波器实效是由其内部的X电容引脚与PCB的焊接点虚焊引起的。今日，工厂再次收到外场返修产品，且该返修产品故障现象与上次故障类似，经了解查明，充电器内部的交流滤波器再次出现烧毁的故障现象。

二、原因和机理分析

问题发生后，相关部门高度重视，按照返修流程向相关部门进行了情况通报，组织人员对产品进行了检查和原因分析，并将该交流滤波器返回研制生产单位进行实效分析，同时选派技术和质量人员一起参加相关工作。

该交流滤波器是由A、B、C三相组成，内部有共模电感及X电容等组件。在对该交流滤波器进行开盖前后，工厂对产品的外观进行了仔细检查，测量了其直流电阻、电感量、电容量等值，发现A相和C相之间的三只X电容中的其中两只电容的封装外壳已出现部分损坏且该两只电容器已失效，另一只X电容已全部碳化，只剩两根电容引脚，其下方PCB板烧穿约6×6mm，A相输出端周围壳体焊缝处焊锡已融化，共膜电感A相绕组已烧断，其磁芯外壳被烧坏。通过以上现象说明，交流滤波器内部PCB出现了大面积的碳化现象，并引起严重的短路现象，使得A、C相电流比B相电流大，导致A相漆包线烧断。为彻底查明故障原因，工厂再上次分析的基础上，借鉴前期其他产品故障分析的经验，重新对X电容出现碳化的现象进行了分析，对电容碳化可能存在的因素进行了逐个分析：

1.固有缺陷。如果电容器内部存在一定程度的空隙等固有微缺陷，该类缺陷会使电容器抗电强度下降，并在一定强度的电场作用下就可能引起电容器击穿，从而造成电容器短路烧毁。另外，固有缺陷会使电容介质损耗增大，空隙处在电场作用下产生漏电而使电容器发热量增加，在电场和热量的不断积累作用下，造成电容器热击穿，短路烧毁。

2.外应力作用造成裂纹损伤。外应力作用通常可分为热应力和机械应力两大类。在焊接或安装过程中，由于外应力作用，电容器内部可能会出现裂纹，从而使得电容参数出现异常。一般情况下，电容器内部裂纹的产生可能导致其产生短路的现象；但当在电场、潮气等综合环境作用下，裂纹处就会逐渐形成漏电通道，导致电容器绝缘电阻和抗电强度下降，从而发生电容器短路、击穿甚至烧毁等现象。由于X电容的工作电压为交流275V，远高于交流滤波器的工作电压115V。而从印制板烧毁的情况来看，印制板底烧毁面积明显大于安装元器件一面的面积，即烧毁现象首先发生在印制板底板。因此，综合上述现象及分析，该交流滤波器短路是由于X电容在装配过程中出现损伤或存在固有缺陷，经过长时间使用后，该电容形成漏电通道，并最终形成短路产生热量，导致焊孔周围PCB板碳化，短路产生的热量导致相应位置的电容温度升高，当超过其允许的最高温度时发生电容击穿烧毁，从而产生上述的A相共模电感的漆包线烧断及X电容烧毁等现象。

三、改进措施

为避免类似问题的重复发生，根据实际情况，制定了相应的解决措施：

1.在供方对发生的问题进行严格归零。一是完善交流滤波器设计，采用金属化过孔处理的PCB电路板，优化焊盘，同时改进降温、散热设计，加强交流滤波器壳体散热速度，降低内部温度，使得电容器不会因短路而烧毁；二是完善工艺文件，将焊接要求操作时间T＜10S更改为5S＜T＜10S，以保证焊接时的温度达到焊料充分润湿的温度，同时采用温控电烙铁进行焊接，并按特殊工艺过程进行控制；三是在焊接工序后增加质量控制点，对焊点进行≥10倍显微镜镜检，并在产品生产完成后使用X光检查，提出有多余物的滤波器；四是在产品出所前进行温度冲击和振动试验，提前筛选出有瑕疵的交流滤波器。

2.工厂加强对供方的过程控制。一是对供方的特殊过程进行确认；二是派人前往供方对交流滤波器在出所前的温度冲击和振动试验进行全过程检查；三是对供方交付的交流滤波器进行X光抽样检查。

3.做好举一反三工作。一是按照更改后的工艺文件要求，对目前在厂的交流滤波器进行X光检查；二是对在厂装有该交流滤波器的产品进行复查，并对外场产品使用情况进行了解。

当前，随着电子装备科学技术的迅猛发展，元器件的技术、工艺和质量等级都等到了很大提高，而在科研生产过程中，很多承制单位仍存在着“边研制、边生产、边交付”现象，由于经费、进度等各方面的原因，一些产品仍然沿用以前选用的低质量等级元器件，从而影响了产品质量。因此在质量监督过程中，要以可靠性为关注焦点，督促工厂在研制过程中要严格贯彻可靠性设计思想，落实可靠性设计准则，认证开展可靠性预计、分配与分析等工作，加强对产品设计和元器件选型的控制，在生产和使用过程中要加强可靠性管理工作，开展可靠性摸底与鉴定试验，重视元器件二次筛选和质量控制，注重收集产品可靠性数据，进行数据统计分析，适时组织进行可靠性增长，不断提高装备可靠性水平。