空調控制器電化學遷移故障預防方案的探討

空調可以在短時間內改變控制區域的溫濕度。使得多年來空調控制器的售后故障類型中常出現一種故障一一電化學遷移。此故障在空調控制器中的故障絕對數遠高于其它的家用電器控制器，因此，我們重點對空調控制器電化學遷移的故障原因進行分析并制定相應的預防方案。

1、原因分析

由于早期空調功能簡單，線路板線路設計間距比較寬，發生電化學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功能的復雜化，線路板線路設計越來越密，逸一故障發生的幾率也越來越高，引起了各廠家的重視。電化學遷移典型的故障現象見圖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。

通過實驗分析。電化學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的污染物，在潮濕環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生電化學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電狀態。

2、方案探討

根據電化學遷移產生的原因，可以清楚的了解到主要由三個因素相互作用促使其產生:直流電壓(最低1.5V)，潮濕環境，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生的三個因素中的任何一個，電化學遷移現象就會得到有效控制。結合空調控制器的生產工藝特點以及實際使用環境，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.去除潮濕環境:空調的作用就是調節空間的溫濕度，工作時空調內部會經常進行冷熱交換，在控制器周圍形成潮濕環境，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，大多數空調控制器生產企業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，質量參差不齊，如何合理選擇空調控制器的防潮材料是比較困難地。為此，通過設計一個簡單的加速實驗，并根據其結果選取合適的防潮材料。

實驗方案及結果:

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:

試驗結論:

空調控制器組裝工藝流程必須實施清洗工藝，根據使用環境，涂覆硅膠類防潮劑以有效防止電化學遷移。

2.2 控制器離子污染防護

由于PCB生產加工過程多次引入化學品，所以其生產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對組裝后的產品未形成統一的清洗質量規范，組裝后離子污染濃度測試數值缺乏指導性，所以目前主要對控制器生產過程中助焊劑殘留的影響進行評估。我國電子行業標準《SJ/T11273-2002免清洗液態助焊劑》對助焊劑焊后離子污染濃度等級規定見表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，具體對應關系見表3，助焊劑的性能測試方法參考IPCJ-STD-004A。

3、結 論

通過對電化學遷移產生原因的分析，主要從控制器潮氣防護與離子污染防護兩個方面制定預防方案，通過實驗結果及相關標準的分析，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，可有效預防空調控制器售后的電化學遷移故障，保證空調質量的可靠性。