空调控制器电化学迁移故障预防方案的探讨

　　空调可以在短时间内改变控制区域的温湿度。使得多年来空调控制器的售后故障类型中常出现一种故障一一电化学迁移。此故障在空调控制器中的故障绝对数远高于其它的家用电器控制器,因此,我们重点对空调控制器电化学迁移的故障原因进行分析并制定相应的预防方案。
　　
　　1、原因分析
　　
　　由于早期空调功能简单,线路板线路设计间距比较宽,发生电化学迁移故障的几率比较小,这一故障没有引起重视;但随着近些年来空调功能的复杂化,线路板线路设计越来越密,逸一故障发生的几率也越来越高,引起了各厂家的重视。电化学迁移典型的故障现象见图1,在控制器两个相邻焊点之间长出了“树状”微小金属颗粒,其相互连接之后具有导电性。一般情况下会使控制器的绝缘性能下降,控制器部分功能失效,严重时会造成线路短路甚至于引起火灾。
　　通过实验分析。电化学迁移故障是控制器上的铜、银、锡等金属及其表面带有的可以形成电解质的污染物,在潮湿环境下当绝缘体两端的金属之间有直流电场时,这两边的金属就成为两个电极,其中作为阳极的一方发生电化学化并在电场作用下通过绝缘体向另一边的金属(阴极)迁移,长时间迁移作用会使绝缘体处于离子导电状态。
　　
　　2、方案探讨
　　
　　根据电化学迁移产生的原因,可以清楚的了解到主要由三个因素相互作用促使其产生:直流电压(最低1.5V),潮湿环境,离子污染物。所以,解决这一问题的思路也很简单,只要可以有效控制问题产生的三个因素中的任何一个,电化学迁移现象就会得到有效控制。结合空调控制器的生产工艺特点以及实际使用环境,具体分析如下:
　　a.去除直流电压:去除控制器上的直流电压,控制器将无法工作,不可行;
　　b.去除潮湿环境:空调的作用就是调节空间的温湿度,工作时空调内部会经常进行冷热交换,在控制器周围形成潮湿环境,可以通过对控制器涂覆防潮材料来控制,但不能完全避免;
　　c.去除离子污染:可以通过控制印制线路板(PCB)生产过程的离子残留与控制器组装过程的助焊剂残留,控制难度较大。
　　通过分析,为达到有效控制的目的,大多数空调控制器生产企业采用两种防护措施相互配,具体阐述如下
　　2.1　控制器潮气防护
　　由于目前市场上控制器涂覆用防潮材料众多,质量参差不齐,如何合理选择空调控制器的防潮材料是比较困难地。为此,通过设计一个简单的加速实验,并根据其结果选取合适的防潮材料。
　　实验方案及结果:
　　准备J-STD-004要求的标准梳极电路板Spcs(下图2),在每块PCB板上均匀涂覆
　　现使用的助焊剂,并在100℃烤箱中烘烤3分钟;每4pcs为一组分为A、B两组,分别涂覆不同型号的防潮材料,本实验选取:508P三防胶,1-2577硅胶,3421硅胶,A组的样品采用巳在批量使用洗板水清洗助焊剂残留并晾干,B组的样品不进行处理;在实验板两极之间通50V直流偏压,分别放入蒸气试验箱(可直接放在产生水蒸气的沸水上方20cm处)10分钟,晾干后用40倍放大镜对表面进行观察,具体见表1
　　故障样品如下图3:
　　试验结论:
　　空调控制器组装工艺流程必须实施清洗工艺,根据使用环境,涂覆硅胶类防潮剂以有效防止电化学迁移。
　　2.2　控制器离子污染防护
　　由于PCB生产加工过程多次引入化学品,所以其生产厂家必须清洗干净才能确保PCB板的电性能要求及不被腐蚀。,目前IPC-6102B规定PCB板的离子污染浓度小于1.56ugNaCl/cm2方可满足耐久性电子产品的要求。PCB板离子污染可以采用Ionograph500M进行方便检测,具体测试方法参考IPC-TM-650。
　　图4美国SCS厂家IonographSOOM
　　由于目前我国电子行业对组装后的产品未形成统一的清洗质量规范,组装后离子污染浓度测试数值缺乏指导性,所以目前主要对控制器生产过程中助焊剂残留的影响进行评估。我国电子行业标准《SJ/T11273-2002免清洗液态助焊剂》对助焊剂焊后离子污染浓度等级规定见表2,要减少控制器助焊剂的离子污染残留,主要措施就是选用合适的助焊剂类型,具体对应关系见表3,助焊剂的性能测试方法参考IPCJ-STD-004A。
　　
　　3、结　论
　　
　　通过对电化学迁移产生原因的分析,主要从控制器潮气防护与离子污染防护两个方面制定预防方案,通过实验结果及相关标准的分析,确定控制器防潮材料类型以及PCB离子污染浓度控制指标,并对控制器组装过程的助焊剂残留进行评估,选择合适的助焊剂类型。通过以上措施的有效实施,可有效预防空调控制器售后的电化学迁移故障,保证空调质量的可靠性。