平板電源超薄變壓器失效模式分析和改進

1、平板電源超薄變壓器平板電源超薄變壓器 失效模式分析與選型改進失效模式分析與選型改進 質(zhì)量管理部質(zhì)量管理部 王磊王磊 2014年年12月月 目錄目錄 1 、 問題提出問題提出 2 、 失效模式及分析失效模式及分析 3 、 改善措施改善措施 5、 結(jié)論結(jié)論 4 、 改善效果改善效果 近年來，隨著家電技術(shù)的扁平化發(fā)展和成本競爭，電源變壓器出現(xiàn)了近年來，隨著家電技術(shù)的扁平化發(fā)展和成本競爭，電源變壓器出現(xiàn)了 更加超薄的趨勢，更加超薄的趨勢，為適應(yīng)超薄化的要求，降低成本，所有繞組必須繞制在為適應(yīng)超薄化的要求，降低成本，所有繞組必須繞制在 槽寬一個只有不足槽寬一個只有不足5毫米骨架槽內(nèi)的，繞組間的絕緣只有靠

2、三層絕緣線和毫米骨架槽內(nèi)的，繞組間的絕緣只有靠三層絕緣線和 漆包線自身的絕緣強度來保證，這樣勢必帶來和以前漆包線自身的絕緣強度來保證，這樣勢必帶來和以前CRT電視的傳統(tǒng)變壓電視的傳統(tǒng)變壓 器完全不一樣制約和問題，器完全不一樣制約和問題，CRT電視電源空間較大，因此變壓器有足夠的電視電源空間較大，因此變壓器有足夠的 空間距離來保障絕緣強度。如前空間距離來保障絕緣強度。如前6mm后后3mm無紡帶絕緣。而無紡帶絕緣。而LED電視空間電視空間 較小，因此變壓器只能依靠材料，如采用三層絕緣線來滿足電氣絕緣。較小，因此變壓器只能依靠材料，如采用三層絕緣線來滿足電氣絕緣。 問題提出問題提出 CRT變壓器的絕

3、緣方式變壓器的絕緣方式LED變壓器的骨架結(jié)構(gòu)變壓器的骨架結(jié)構(gòu) 事實證明經(jīng)過事實證明經(jīng)過1年多使用，幾乎每個供應(yīng)商的部分變壓器產(chǎn)品在平板電年多使用，幾乎每個供應(yīng)商的部分變壓器產(chǎn)品在平板電 視的生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)都出現(xiàn)安全性擊穿不良、產(chǎn)品開路性早期失效現(xiàn)象。視的生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)都出現(xiàn)安全性擊穿不良、產(chǎn)品開路性早期失效現(xiàn)象。 特別是耐壓擊穿，涉及到平板電視的整機市場安全風(fēng)險，嚴重制約了產(chǎn)品特別是耐壓擊穿，涉及到平板電視的整機市場安全風(fēng)險，嚴重制約了產(chǎn)品 的高質(zhì)量生產(chǎn)和市場信譽。的高質(zhì)量生產(chǎn)和市場信譽。 因此，超薄變壓器的失效分析與改進無疑是一個急需解決的難題！因此，超薄變壓器的失效分析與改進無疑是一個急需

4、解決的難題！ 問題提出問題提出 目錄目錄 1 、 問題提出問題提出 2 、 失效模式及分析失效模式及分析 3 、 改善措施改善措施 5、 結(jié)論結(jié)論 4 、 改善效果改善效果 超薄變壓器的三種失效模式及分析超薄變壓器的三種失效模式及分析 模式一：三層絕緣線損傷擊穿性失效模式一：三層絕緣線損傷擊穿性失效 模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效 模式三：防潮試驗后擊穿性失效模式三：防潮試驗后擊穿性失效 模式模式一：三層絕緣線損傷擊穿性失效一：三層絕緣線損傷擊穿性失效 前言：LED電視批量生產(chǎn)的過程中，多家供貨商產(chǎn)品都 不同程度的出現(xiàn)了耐壓不良的情況，經(jīng)核實屬于變壓器 繞

5、組組間耐壓擊穿失效。（如下圖1、2、3） 此處三層絕緣此處三層絕緣 線燒黑線燒黑 此處三層絕緣此處三層絕緣 線燒黑線燒黑 此處三層絕緣此處三層絕緣 線燒黑線燒黑 此處變壓器打火超此處變壓器打火超 漏漏 此處三層絕緣線燒此處三層絕緣線燒 黑黑 現(xiàn)象：現(xiàn)象：上上圖圖顯示顯示N6-5繞組的起頭部位三層絕緣線燒黑擊穿點繞組的起頭部位三層絕緣線燒黑擊穿點 分析：操作工在線包繞制操作過程中，壓線時夾線的鑷子的將三層絕緣分析：操作工在線包繞制操作過程中，壓線時夾線的鑷子的將三層絕緣 線刮傷，再通過多次高壓后打火將三層絕緣線受傷處擊穿線刮傷，再通過多次高壓后打火將三層絕緣線受傷處擊穿 擊擊 穿穿 性性 失失

6、效效 1 擊擊 穿穿 性性 失失 效效 2 三層絕緣線燒黑三層絕緣線燒黑 現(xiàn)象：現(xiàn)象：N6-5線圈的中部燒黑擊穿點線圈的中部燒黑擊穿點 分析：由于第一站必須整齊密繞，因排線不齊，三層絕緣線重復(fù)繞線導(dǎo)分析：由于第一站必須整齊密繞，因排線不齊，三層絕緣線重復(fù)繞線導(dǎo) 致絕緣層受損所致致絕緣層受損所致。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：產(chǎn)品產(chǎn)品N1繞組出線彎折處三層絕緣線有擊穿損傷，導(dǎo)致產(chǎn)品與繞組出線彎折處三層絕緣線有擊穿損傷，導(dǎo)致產(chǎn)品與 N2繞組耐壓通不過繞組耐壓通不過 分析：由于此類骨架繞線槽深，分析：由于此類骨架繞線槽深， N1繞組作業(yè)時需用剪刀背部去固定繞組作業(yè)時需用剪刀背部去固定 出線，操作過程中容易將三層絕緣

7、線絕緣皮按傷，導(dǎo)致不良發(fā)生出線，操作過程中容易將三層絕緣線絕緣皮按傷，導(dǎo)致不良發(fā)生 擊擊 穿穿 性性 失失 效效 3 刮傷刮傷 痕跡痕跡 模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2011年7月 2011年8月 2011年9月 2011年10月 2011年11月 2011年12月 2012年1月 2012年2月 2012年3月 2012年4月 2012年5月 2012年6月 2012年7月 2012年8月 2012年9月 2012年10月 2012年11月 2012年12月 11003877變壓器失效變壓器失效

8、數(shù)量數(shù)量 失效數(shù)量失效數(shù)量 LED電視在客戶端使用環(huán)節(jié)產(chǎn)品出現(xiàn)開路性早期失效，趨勢圖如下電視在客戶端使用環(huán)節(jié)產(chǎn)品出現(xiàn)開路性早期失效，趨勢圖如下： 模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效模式二：三層絕緣線焊接熱熔損性失效 現(xiàn)象：現(xiàn)象：經(jīng)解剖不良品發(fā)現(xiàn)線圈有融損性開路，經(jīng)解剖不良品發(fā)現(xiàn)線圈有融損性開路，如上圖如上圖所所示示 分析：為焊錫時間過長造成引線線徑變細（無鉛焊錫具有分析：為焊錫時間過長造成引線線徑變細（無鉛焊錫具有 較強的吃銅現(xiàn)象，焊錫時間長或溫度高極易將溶解）但未較強的吃銅現(xiàn)象，焊錫時間長或溫度高極易將溶解）但未 直接直接開開路，在長期潮濕或高溫環(huán)境下逐步加重形成開路。路，在長期潮濕或高溫環(huán)

9、境下逐步加重形成開路。 另外還有一種因焊接導(dǎo)熱引出端外層皮損，而交叉的引線另外還有一種因焊接導(dǎo)熱引出端外層皮損，而交叉的引線 間出現(xiàn)擊穿短路性失效間出現(xiàn)擊穿短路性失效 此 處 三此 處 三 層 絕 緣層 絕 緣 線 融 損線 融 損 燒黑燒黑 LED電視潮熱試驗電視潮熱試驗 溫度溫度40 相對濕度相對濕度93% 時間時間96H 現(xiàn)象現(xiàn)象 單臺耐壓失效，經(jīng)單臺耐壓失效，經(jīng) 解剖發(fā)現(xiàn)變壓器芯解剖發(fā)現(xiàn)變壓器芯 包內(nèi)部有耐壓擊穿包內(nèi)部有耐壓擊穿， 模式三：防潮試驗后擊穿性失效模式三：防潮試驗后擊穿性失效 分析推斷分析推斷 由于個別變壓器線包由于個別變壓器線包防潮漆含浸不充分防潮漆含浸不充分經(jīng)溫濕試驗后

10、線包經(jīng)溫濕試驗后線包 內(nèi)部有水珠產(chǎn)生，水珠位置的漆包線正好有針孔，這樣水內(nèi)部有水珠產(chǎn)生，水珠位置的漆包線正好有針孔，這樣水 珠成為了珠成為了N1與與N2兩個繞組之間的導(dǎo)體，經(jīng)過高壓測試，擊兩個繞組之間的導(dǎo)體，經(jīng)過高壓測試，擊 穿了此位置的膠帶和三層絕緣線，造成高壓不良，由于膠穿了此位置的膠帶和三層絕緣線，造成高壓不良，由于膠 帶和三層絕緣線已經(jīng)被破壞，因此產(chǎn)品烘干后，高壓測試帶和三層絕緣線已經(jīng)被破壞，因此產(chǎn)品烘干后，高壓測試 仍是耐壓不良。仍是耐壓不良。 此處線此處線 包擊穿包擊穿 目錄目錄 1 、 問題提出問題提出 2 、 失效模式及分析失效模式及分析 3 、 改善措施改善措施 5、 結(jié)論結(jié)

11、論 4 、 改善效果改善效果 改善措施改善措施 設(shè)計設(shè)計 檢查檢查 材料材料 操作操作 工藝工藝 設(shè)計設(shè)計 工藝工藝材料材料 檢查檢查操作操作 改善前（繞組間無膠帶隔離改善前（繞組間無膠帶隔離） a:在初次級之間增加絕緣隔離膠帶，避免初次級直接接觸導(dǎo)致?lián)舸┑默F(xiàn)象。在初次級之間增加絕緣隔離膠帶，避免初次級直接接觸導(dǎo)致?lián)舸┑默F(xiàn)象。 原理圖如下：原理圖如下： 改善改善后后（繞組間（繞組間加加膠帶隔離膠帶隔離） 設(shè)計設(shè)計 工藝工藝材料材料 檢查檢查操作操作 a:在初次級之間增加絕緣隔離膠帶，避免初次級直接接觸導(dǎo)致?lián)舸┑默F(xiàn)象。在初次級之間增加絕緣隔離膠帶，避免初次級直接接觸導(dǎo)致?lián)舸┑默F(xiàn)象。 效果圖如下：

12、效果圖如下： 改善前繞組未加隔離膠帶改善前繞組未加隔離膠帶 改善后繞組增加隔離膠帶改善后繞組增加隔離膠帶 設(shè)計設(shè)計 工藝工藝材料材料 檢查檢查操作操作 b:三層絕緣線焊錫時引線高溫受損，在與次級交叉點絕緣強度有所三層絕緣線焊錫時引線高溫受損，在與次級交叉點絕緣強度有所 下降導(dǎo)致耐壓報警下降導(dǎo)致耐壓報警;同時三根三層絕緣線交叉于一點造成積壓，促使同時三根三層絕緣線交叉于一點造成積壓，促使 絕緣性能降低絕緣性能降低 將引出端有交叉引出線將引出端有交叉引出線 加套管增強絕緣加套管增強絕緣 設(shè)計設(shè)計 工藝工藝材料材料 檢查檢查操作操作 b將引出端有交叉引出線加套管增強絕緣將引出端有交叉引出線加套管增強

13、絕緣 示意圖如下：示意圖如下： 改善前（繞組引出端未全部加套管）改善前（繞組引出端未全部加套管）改善改善后后（繞組引出端全部加套管）（繞組引出端全部加套管） 今年初今年初11005552擴點制樣過程發(fā)現(xiàn)首家規(guī)格書同一個繞組漆包線首尾直接交叉，擴點制樣過程發(fā)現(xiàn)首家規(guī)格書同一個繞組漆包線首尾直接交叉， 線徑又比較粗，焊錫時熱傳導(dǎo)作用可能會造成漆包線漆膜損傷，導(dǎo)致同一繞組首線徑又比較粗，焊錫時熱傳導(dǎo)作用可能會造成漆包線漆膜損傷，導(dǎo)致同一繞組首 尾短路，有品質(zhì)隱患（如下圖），盡管這是一款尾短路，有品質(zhì)隱患（如下圖），盡管這是一款EFD磁芯結(jié)構(gòu)的諧振變壓器，增磁芯結(jié)構(gòu)的諧振變壓器，增 加套管會有焊接浮高

14、問題，但為可靠性起見，之后反饋開發(fā)通知供應(yīng)商必須更改，加套管會有焊接浮高問題，但為可靠性起見，之后反饋開發(fā)通知供應(yīng)商必須更改， 后續(xù)各廠家都已更改后續(xù)各廠家都已更改 設(shè)計設(shè)計 工藝工藝材料材料 檢查檢查操作操作 C:同時將骨架引線槽同時將骨架引線槽邊緣銳角改成圓弧狀邊緣銳角改成圓弧狀，減少對三層絕緣線，減少對三層絕緣線 的摩擦等，有效改善三層絕緣線的耐壓問題的摩擦等，有效改善三層絕緣線的耐壓問題 a:更改繞制手法，更改繞制手法，N1繞組（繞組（7-8）出線時先將引線掛在）出線時先將引線掛在PIN10上，再包外圍膠帶，上，再包外圍膠帶， 待膠帶包完后再將出線拉回至待膠帶包完后再將出線拉回至8腳；

15、腳；2.N4繞組（繞組（10-9）也采用相同的方法，起繞）也采用相同的方法，起繞 時先將時先將10腳線掛在腳線掛在9腳上，繞完后先包膠帶，再將引線拉回腳上，繞完后先包膠帶，再將引線拉回10腳上，然后再把出腳上，然后再把出 線掛在線掛在9腳上；按上述工法就不需要用工具去壓線了，避免線受損而引起耐壓不腳上；按上述工法就不需要用工具去壓線了，避免線受損而引起耐壓不 良。（且工藝單注明不能用剪刀壓線）良。（且工藝單注明不能用剪刀壓線） 操作操作 材料材料 檢查檢查設(shè)計設(shè)計 工藝工藝 b:使用三層絕緣線的產(chǎn)品全部使用自動焊錫設(shè)備，取消手工塘錫使用三層絕緣線的產(chǎn)品全部使用自動焊錫設(shè)備，取消手工塘錫 焊接工

16、藝，避免三層絕緣線焊錫時手工操作，焊錫時間稍長、焊焊接工藝，避免三層絕緣線焊錫時手工操作，焊錫時間稍長、焊 錫位置浸入錫液過深導(dǎo)致引線受損，另外返工產(chǎn)產(chǎn)品也嚴格規(guī)定錫位置浸入錫液過深導(dǎo)致引線受損，另外返工產(chǎn)產(chǎn)品也嚴格規(guī)定 重焊重焊次數(shù)（最多次數(shù)（最多2次）和次）和重重焊焊時間，另外最好采用焊接前剝皮工藝時間，另外最好采用焊接前剝皮工藝 改善后（自動搪錫焊接）改善后（自動搪錫焊接）改善前（手工搪錫焊接）改善前（手工搪錫焊接） VS 操作操作 材料材料 檢查檢查設(shè)計設(shè)計 工藝工藝 c: 將常規(guī)變壓器通常使用將常規(guī)變壓器通常使用的半自動的半自動型繞線機線圈繞制（手工控制繞型繞線機線圈繞制（手工控制繞

17、 線幅寬，易擦傷三層絕緣線），改用使用線幅寬，易擦傷三層絕緣線），改用使用CNC自動繞線機繞制，設(shè)備自動繞線機繞制，設(shè)備 自動固定繞線幅寬，防止擦傷有效改善了耐壓問題自動固定繞線幅寬，防止擦傷有效改善了耐壓問題， CNC自動繞線自動繞線 操作操作 材料材料 檢查檢查設(shè)計設(shè)計 工藝工藝 d:為增強變壓器防潮絕緣性能，變壓器絕緣漆含浸全部采用真空含浸設(shè)備，為增強變壓器防潮絕緣性能，變壓器絕緣漆含浸全部采用真空含浸設(shè)備， 取消原有普通含浸工藝，確保變壓器線包充分浸潤漆液，同時對真空浸漆從取消原有普通含浸工藝，確保變壓器線包充分浸潤漆液，同時對真空浸漆從 原來的抽真空氣壓原來的抽真空氣壓60cm/Hg

18、改為改為72cm/Hg，使漆液能充分壓入線包內(nèi)，且漆，使漆液能充分壓入線包內(nèi)，且漆 液濃度由原來的用液濃度由原來的用4#弗特杯測量弗特杯測量13秒，調(diào)整為秒，調(diào)整為15秒，以增強其絕緣強度。秒，以增強其絕緣強度。 普通含浸普通含浸真空含浸真空含浸 VS 操作操作 材料材料 檢查檢查設(shè)計設(shè)計 工藝工藝 工藝工藝設(shè)計設(shè)計檢查檢查材料材料操作操作 a: 對夾線使用的鑷子尖頭部分纏繞膠布保護，減少加工過程中對夾線使用的鑷子尖頭部分纏繞膠布保護，減少加工過程中 鑷子尖端部分損傷三層絕緣線，同時要求操作人員定期及時更換鑷子尖端部分損傷三層絕緣線，同時要求操作人員定期及時更換 防護膠布防護膠布 b:壓線治具

19、將鑷子改為塑料棒，同時用膠布防護壓線治具將鑷子改為塑料棒，同時用膠布防護 改善前（用金屬鑷子）改善前（用金屬鑷子）改善后改善后 （用塑料棒用塑料棒） 工藝工藝設(shè)計設(shè)計檢查檢查材料材料操作操作 c: 線圈繞制時首先在三層絕緣線引出口注意加套管保護線圈繞制時首先在三層絕緣線引出口注意加套管保護 絕緣線引出時需要絕緣線引出時需要 加套管保護加套管保護 工藝工藝設(shè)計設(shè)計檢查檢查材料材料操作操作 使用使用CNC自動繞線機繞制時控制繞組寬度，三層自動繞線機繞制時控制繞組寬度，三層 絕緣線在進入骨架前一段加套管，即使有摩擦也絕緣線在進入骨架前一段加套管，即使有摩擦也 是在套管上，有效防止絕緣線擦傷產(chǎn)生是在套

20、管上，有效防止絕緣線擦傷產(chǎn)生 絕緣線加套管防護絕緣線加套管防護 CNC繞線機控制繞組寬度繞線機控制繞組寬度 工藝工藝設(shè)計設(shè)計檢查檢查材料材料操作操作 工藝工藝設(shè)計設(shè)計檢查檢查操作操作 材料材料 改善使用材料，三層絕緣線優(yōu)選性能優(yōu)良的日本改善使用材料，三層絕緣線優(yōu)選性能優(yōu)良的日本 古河古河/韓國韓國COSMOLINK進口材料進口材料,同時對三層絕緣同時對三層絕緣 線強化開展針孔、耐電壓、耐焊接熱測試等進料線強化開展針孔、耐電壓、耐焊接熱測試等進料 檢驗，上線都加強檢查檢驗保證材料安全檢驗，上線都加強檢查檢驗保證材料安全 檢查檢查工藝工藝材料材料設(shè)計設(shè)計操作操作 a.修改耐壓測試站作業(yè)指導(dǎo)書，將耐

21、壓時間由修改耐壓測試站作業(yè)指導(dǎo)書，將耐壓時間由1S增加至增加至2S。 此 處 拉 弧 電此 處 拉 弧 電 流為流為10mA 改善前（人工表筆點測）改善前（人工表筆點測） 改善后（治具改善后（治具+綜測試儀）綜測試儀） b.取消人工點筆式手工測試，全部采用取消人工點筆式手工測試，全部采用設(shè)備和全測試夾具設(shè)備和全測試夾具測試！避免測試！避免 漏測和誤測漏測和誤測 c.耐壓拉弧耐壓拉弧ARCing電流由電流由15mA改為改為10mA，提高檢出率，避免絕緣層破，提高檢出率，避免絕緣層破 損的現(xiàn)象流到下道工序損的現(xiàn)象流到下道工序； 檢查檢查工藝工藝材料材料設(shè)計設(shè)計操作操作 d、設(shè)立嚴格的外觀檢驗可視化

22、標準（見圖），指導(dǎo)三檢（自檢、設(shè)立嚴格的外觀檢驗可視化標準（見圖），指導(dǎo)三檢（自檢、 互檢、巡檢）、重點加強互檢、巡檢）、重點加強IPQC巡檢監(jiān)督，巡檢監(jiān)督，IPQC對產(chǎn)線關(guān)鍵工序（如：對產(chǎn)線關(guān)鍵工序（如： 繞線、焊錫、測試等）的巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)不良及時予以糾正和控制繞線、焊錫、測試等）的巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)不良及時予以糾正和控制 目錄目錄 1 、 問題提出問題提出 2 、 失效模式及分析失效模式及分析 3 、 改善措施改善措施 5、 結(jié)論結(jié)論 4 、 改善效果改善效果 變壓器編號變壓器編號 改進前改進前 累積供貨數(shù)累積供貨數(shù) 累計累計 失效數(shù)失效數(shù) 失效失效 PPMPPM值值 改進后改進后 累積供貨

23、數(shù)累積供貨數(shù) 累計累計 失效數(shù)失效數(shù) 失效失效 PPMPPM值值 11004684197095735.519343700 110042172854214490.53569700 11004095117562325.55764200 1100409877628677.32994500 110040232843514492.429604300 1100436276119113.1542800 改善前后的效果對比改善前后的效果對比 通過以上設(shè)計和工藝制程的改善，截至目前近一年的使用，統(tǒng)計得通過以上設(shè)計和工藝制程的改善，截至目前近一年的使用，統(tǒng)計得 出的失效出的失效PPM值表，如下：值表，如下： 由上表可以看出，經(jīng)過改善后的超薄變壓器，在平板電由上表可以看出，經(jīng)過改善后的超薄變壓器，在平板電 視的制程和銷售環(huán)節(jié)未出現(xiàn)一例開路和擊穿性不良！視的制程和銷售環(huán)節(jié)未出現(xiàn)一例開路和擊穿性不良！ 2013 年年2014年年LED電視變壓器耐壓不良已實現(xiàn)電視變壓器耐壓不良已實現(xiàn)0PPM！ LED電視改用薄型化開關(guān)變壓器，產(chǎn)品空間設(shè)計受限，供應(yīng)商產(chǎn)品大電視改用薄型化開關(guān)變壓器，產(chǎn)品空間設(shè)計受限，供應(yīng)商產(chǎn)品大 量采用三層絕緣線控制芯包尺寸，量采用三層絕緣線控制芯包尺寸，2011年年-2012年變壓器因三層絕緣年變壓