空調(diào)控制器電化學(xué)遷移故障預(yù)防方案的探討

空調(diào)可以在短時間內(nèi)改變控制區(qū)域的溫濕度。使得多年來空調(diào)控制器的售后故障類型中常出現(xiàn)一種故障一一電化學(xué)遷移。此故障在空調(diào)控制器中的故障絕對數(shù)遠高于其它的家用電器控制器，因此，我們重點對空調(diào)控制器電化學(xué)遷移的故障原因進行分析并制定相應(yīng)的預(yù)防方案。

1、原因分析

由于早期空調(diào)功能簡單，線路板線路設(shè)計間距比較寬，發(fā)生電化學(xué)遷移故障的幾率比較小，這一故障沒有引起重視;但隨著近些年來空調(diào)功能的復(fù)雜化，線路板線路設(shè)計越來越密，逸一故障發(fā)生的幾率也越來越高，引起了各廠家的重視。電化學(xué)遷移典型的故障現(xiàn)象見圖1，在控制器兩個相鄰焊點之間長出了“樹狀”微小金屬顆粒，其相互連接之后具有導(dǎo)電性。一般情況下會使控制器的絕緣性能下降，控制器部分功能失效，嚴重時會造成線路短路甚至于引起火災(zāi)。

通過實驗分析。電化學(xué)遷移故障是控制器上的銅、銀、錫等金屬及其表面帶有的可以形成電解質(zhì)的污染物，在潮濕環(huán)境下當絕緣體兩端的金屬之間有直流電場時，這兩邊的金屬就成為兩個電極，其中作為陽極的一方發(fā)生電化學(xué)化并在電場作用下通過絕緣體向另一邊的金屬(陰極)遷移，長時間遷移作用會使絕緣體處于離子導(dǎo)電狀態(tài)。

2、方案探討

根據(jù)電化學(xué)遷移產(chǎn)生的原因，可以清楚的了解到主要由三個因素相互作用促使其產(chǎn)生:直流電壓(最低1.5V)，潮濕環(huán)境，離子污染物。所以，解決這一問題的思路也很簡單，只要可以有效控制問題產(chǎn)生的三個因素中的任何一個，電化學(xué)遷移現(xiàn)象就會得到有效控制。結(jié)合空調(diào)控制器的生產(chǎn)工藝特點以及實際使用環(huán)境，具體分析如下:

a.去除直流電壓:去除控制器上的直流電壓，控制器將無法工作，不可行;

b.去除潮濕環(huán)境:空調(diào)的作用就是調(diào)節(jié)空間的溫濕度，工作時空調(diào)內(nèi)部會經(jīng)常進行冷熱交換，在控制器周圍形成潮濕環(huán)境，可以通過對控制器涂覆防潮材料來控制，但不能完全避免;

c.去除離子污染:可以通過控制印制線路板(PCB)生產(chǎn)過程的離子殘留與控制器組裝過程的助焊劑殘留，控制難度較大。

通過分析，為達到有效控制的目的，大多數(shù)空調(diào)控制器生產(chǎn)企業(yè)采用兩種防護措施相互配，具體闡述如下

2.1 控制器潮氣防護

由于目前市場上控制器涂覆用防潮材料眾多，質(zhì)量參差不齊，如何合理選擇空調(diào)控制器的防潮材料是比較困難地。為此，通過設(shè)計一個簡單的加速實驗，并根據(jù)其結(jié)果選取合適的防潮材料。

實驗方案及結(jié)果:

準備J-STD-004要求的標準梳極電路板Spcs(下圖2)，在每塊PCB板上均勻涂覆

現(xiàn)使用的助焊劑，并在100℃烤箱中烘烤3分鐘;每4pcs為一組分為A、B兩組，分別涂覆不同型號的防潮材料，本實驗選取:508P三防膠，1-2577硅膠，3421硅膠，A組的樣品采用巳在批量使用洗板水清洗助焊劑殘留并晾干，B組的樣品不進行處理;在實驗板兩極之間通50V直流偏壓，分別放入蒸氣試驗箱(可直接放在產(chǎn)生水蒸氣的沸水上方20cm處)10分鐘，晾干后用40倍放大鏡對表面進行觀察，具體見表1

故障樣品如下圖3:

試驗結(jié)論:

空調(diào)控制器組裝工藝流程必須實施清洗工藝，根據(jù)使用環(huán)境，涂覆硅膠類防潮劑以有效防止電化學(xué)遷移。

2.2 控制器離子污染防護

由于PCB生產(chǎn)加工過程多次引入化學(xué)品，所以其生產(chǎn)廠家必須清洗干凈才能確保PCB板的電性能要求及不被腐蝕。，目前IPC-6102B規(guī)定PCB板的離子污染濃度小于1.56ugNaCl/cm2方可滿足耐久性電子產(chǎn)品的要求。PCB板離子污染可以采用Ionograph500M進行方便檢測，具體測試方法參考IPC-TM-650。

圖4美國SCS廠家IonographSOOM

由于目前我國電子行業(yè)對組裝后的產(chǎn)品未形成統(tǒng)一的清洗質(zhì)量規(guī)范，組裝后離子污染濃度測試數(shù)值缺乏指導(dǎo)性，所以目前主要對控制器生產(chǎn)過程中助焊劑殘留的影響進行評估。我國電子行業(yè)標準《SJ/T11273-2002免清洗液態(tài)助焊劑》對助焊劑焊后離子污染濃度等級規(guī)定見表2，要減少控制器助焊劑的離子污染殘留，主要措施就是選用合適的助焊劑類型，具體對應(yīng)關(guān)系見表3，助焊劑的性能測試方法參考IPCJ-STD-004A。

3、結(jié) 論

通過對電化學(xué)遷移產(chǎn)生原因的分析，主要從控制器潮氣防護與離子污染防護兩個方面制定預(yù)防方案，通過實驗結(jié)果及相關(guān)標準的分析，確定控制器防潮材料類型以及PCB離子污染濃度控制指標，并對控制器組裝過程的助焊劑殘留進行評估，選擇合適的助焊劑類型。通過以上措施的有效實施，可有效預(yù)防空調(diào)控制器售后的電化學(xué)遷移故障，保證空調(diào)質(zhì)量的可靠性。