生產環境對電源產品可靠性的影響

                                                                 廣州金升陽科技有限公司

　　摘要： 主要從靜電防護、濕度、溫度、粉塵等幾方面對產品的可靠性影響分析說明

　　關鍵字：金升陽、模塊電源、可靠性、生產環境

　　ABSTRACT: Describe and analyze product reliability in respect of anti-static, humidity, temperature, powder dust etc.

　　keywords: MORNSUN、Converter、Reliability、Production environment

　　在現在社會，AC/DC轉換、DC/DC轉換已逐漸成為模塊化產業，也逐步成為各種電子設備、自動控制設備的重要組成部分，AC/DC電源模塊及DC/DC電源模塊的質量及可靠性也在很大程度上影響著整個設備的可靠性、失效率及維修率。

　　影響電源產品可靠性的有設計、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及使用廠家關注的方面。事實上，電源模塊的可靠性除了要確保各項性能指標的優化，還要確保電源模塊的生產環境是潔凈有序的，有良好的靜電防護措施，有適當的溫度及濕度，只有在這樣的條件下生產的電源模塊才真正稱得上是可靠性高的電源產品。

　　隨著社會的不斷進步，電子設備在工業化生產、交通運輸、通信等各領域發揮著越來越大的作用，電子設備的可靠性在一定程度上也決定了各項經濟活動的有效運行，而電源模塊雖然在電子設備中所占的成本很低，但可稱為電子設備的“心臟”，電源模塊失效直接就可能導致電子設備的癱瘓，造成不可挽回的損失。

　　一、靜電防護：

　　元器件在制造、存儲、運輸及裝配過程中，由于儀器設備、材料及操作者的相對運動，均有可能因摩擦而產生靜電電壓，當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。

　　現代的集成電路大多數采用MOS電路，而電源模塊中大多也使用了MOS管及集成電路芯片。在電源模塊的生產中如不注意靜電防護，往往會導致較高的元件壞品率。即使經過測試合格的產品，也可能在生產制造過程中，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。在生產環境中引入靜電防護系統（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雜的系統工程，它貫穿于系統或設備研制與生產的全過程。從元器件采購、包裝、運輸、庫存、安裝、調試、試驗直至用戶使用，全過程、全方位、全員都應遵循防靜電損失的一系列相關措施。防護是一個系統工程，要有設備的投入、人員的投入以及有效的管理和制度。由此可見，一個靜電防護系統的好壞，直接反映出一個企業的品質管理水平，是一個企業實力的展現。

　　二、濕度：

　　潮濕能滲入多孔性材料內，造成導電體之間漏電通路，產生氧氣，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，甚至產生靜電。故生產環境對電源的可靠性也會產生一定的影響。

　　大多數電源模塊的生產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。在生產過程中，如生產環境濕度較高，尤其是南方多雨季節時，空氣中的水分就會凝結到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。當電源模塊工作在較高的環境溫度時，PCB板及元件上的水分汽化膨脹，導致電源模塊出現裂痕，拉斷內部的變壓器線，或引入外界的濕氣，腐蝕電源模塊內部的元件或造成模塊內部的電路短路。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。過低的濕度也會因人員的走動產生靜電電荷，即使通過靜電防護系統的保護，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。

　　在生產環境中引入空調系統、抽濕系統，可以使生產環境的濕度保持一個合適的水平，避免因水分凝結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，造出產品不良現象。

　　三、溫度：

　　生產環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。

　　3.1 高溫

　　高溫環境會使電源內的電阻、電感、電容、電功率系列等電性能參數發生變化，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構失效，涂覆表面起泡，氧化和其他化學反應加速，潤滑劑粘度降低和蒸發而喪失潤滑性；由于物理膨脹而使活動部件的磨損增加及其結構強度下降等。

　　3.2 低溫

　　低溫環境會使電源的塑料和橡膠失去柔性而變脆，有潮氣時會出現結冰，潤滑劑變成膠質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構失效，改變電和機械功能等。

　　3.3 溫度控制

　　電源模塊，尤其是小體積的1W、2W電源模塊，往往采用內徑小于5mm的磁環繞制變壓器，繞制這類變壓器只能用手工生產，在生產溫度較高時，生產員工手掌會出汗，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。

　　在生產車間安裝空調調溫系統，保證車間溫度維持在26度左右，使生產員工有一個清涼舒適的環境，才能生產出品質可靠的電源模塊產品。

　　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，產生電暈通路，使電性能降低。

　　如生產環境不清潔，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，不但對產品的生產合格率造成一定影響，也會對產品的可靠性及產品的壽命造成一定影響。注重生產環境的清潔，搞好5S管理，是確保生產出合格、可靠產品的一個保證。

　　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、排煙系統等方法加以解決。

　　五、儲存和保管

　　儲存和保管不當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的措施。如貨倉的溫度和濕度應控制在規定范圍內，使用防潮箱，注意防潮、防靜電，不應使有害氣體存在，并定期進行重檢。

　　存放器件的容器應采用不易帶靜電及不易引起元器件化學反應的材料制成，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注意。

　　綜上所述，生產環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。

　　生產環境的管理水平，集中體現了一個電源模塊制造企業的生產能力及生產實力，只有靠品質生存的企業才是真正基業長青的企業。

　　在人們日益依賴現代科技，作為電子設備的能量來源，電源，已成為電子系統中非常重要甚至是最為關鍵的元件，電源模塊可靠性也日益引起各電子設備生產廠家的重視，這也對電源模塊的生產廠家提出了更高的要求，生產環境的評估、生產管理的評估也被列為供應商評估的重要內容。

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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》