陈海 李敬一
长沙格力暖通制冷设备有限公司
摘要: 高频变压器是用于开关电源的功率变换器，在电路中起到强弱电隔离和能力传递的作用；其工作频率高达数10KHz，甚至数百KHz，相对于工频变压器的50/60Hz较高，故称为高频变压器，高频变压器一般由磁芯、初次级绕组、骨架等几部分组成，因其总是用在开关电源电路中，故必须涉及到开关电源，高频变压器是开关电源的核心部件，其作用有三：磁能转换、电压变换、绝缘隔离。本文主要结合高频变压器本身结构特点、在电路中的接线情况，及其生产加工材料进行专项分析，并最终找出炸板失效原因。
关键词：高频变压器；绝缘电阻；炸板
一、概述
某家电生产单位生产控制器主板过程中，功能测试环节出现5单主板开关芯片炸裂异常；同期整机生产测试环节同样出现高频变压器引脚处冒火花炸板现象，经确认全部为某厂家高频变压器异常导致
2019年10月28日凌晨，主板4线生产精益外机电器盒，质控部FCT测试发现有5单存在炸板不良现象。11月4日，西区总装103线生产A00251149订单，运转测试出现高频变压器引脚处冒火花炸板现象，排查发现136台外机有5台存在该质量隐患，经确认全部为某厂家厂家高频变压器。
二、故障现象
生产线取回故障件核实如下：
高频变压器与主板焊接位置，靠近芯片端烧黑，部分引脚漆包线已炸断，进一步确认表现为高频变压器3、5脚绝缘、耐压不合格，用万用表检测变压器3、5脚之间绝缘电阻小于1MΩ。
二、原因分析
结合电路走线及高频变压器各引脚绕线情况发现：其中1、3脚为主绕组，接主电源端，5脚接地，即3、5脚两端为电源滤波后的310VDC，一旦3、5脚短路或绝缘能力下降，相当于电源对地短路或电源对地绝缘能力下降，必然会出现炸板隐患；
可能原因：
（1）高频变压器本身异常：包括锡渣短路，线圈绕错，匝间短路，骨架绝缘能力下降等等；
（2）生产过程控制不当，例如主板表面锡珠锡渣、助焊剂（卤素超标）或喷涂不当；
1、高频变压器本身排查
1.1故障品性能参数测试
取样回来的5个故障品，进行性能参数测试，相关结果如下：
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1.2锡珠、锡渣排查
取回故障件初级端熏黑，从3、5本身结构来看，两者中间悬空一个引脚，3、5脚间距足够宽，排除锡珠、锡渣的情况；
1.3匝间短路排查
因初级引脚处漆包线断开，对初级绕组逐一测试、解剖核实器件本身内部没有短路击穿点，绕线未见异常，排除内部匝间短路或接错线；
1.4变压器（骨架）绝缘能力测试
1.4.1故障品测试
对故障品进行电气强度测试（初级绕组之间承受1000VAC，次级绕组之间承受750VAC，频率为50Hz或者60Hz的试验电压，试验时的泄漏电流不大于2mA，试验时间1min，应无击穿和闪络现象）；实际取样测试初级3、5脚之间出现击穿现象,次级符合要求
绝缘电阻测试（用500VDC安规测试仪测量高频变压器的初级绕组之间、次级绕组之间，绝缘电阻都应不小于100MΩ）。实际取样测试初级3、5脚之间绝缘电阻小于1 MΩ，次级符合要求
1.4.2取库存不良批次制品进行电气强度、绝缘电阻测试
小结：生产下线故障品高频变压器初级线圈3、5脚耐压测试击穿，绝缘电阻偏小
1.4.3 高频变压器3、5脚绝缘耐压不良原因
（1）高频变压器骨架底座用万用表进行电阻值测试，失效不良品初级电阻值在百欧级左右，次级电阻无穷大；取库存品同批次进行测试，未发现有初级线圈间电阻值偏小现象，但次级线圈间电阻值有偏小现象，阻值在千欧级。
（2）高频变压器骨架底座在40倍放大镜下观察，发现有明显异物残留，用万用表测试过的位置显示有湿润的胶状物质。
（3）对解剖后的骨架进行耐压、绝缘电阻测试，依然发现3、5脚间绝缘电阻小于1MΩ，其他引脚均正常；将3、5引脚骨架中间用刀片轻微刮除表面胶状物质后进行测试，耐压、绝缘电阻恢复正常，排除骨架自身绝缘能力不良。
综上：初步分析变压器引脚不良主要原因为骨架表面残留异物；
2、残留异物排查
2.1EDX扫描故障品表面元素发现，CL元素总量偏高，高频变压器本身及其生产过程中，存在卤素元素的辅料主要是助焊剂；
2.2卤素离子含量测试
进一步抽取库存制品、其他厂家制品与故障品进行比对，卤素离子测试结果如下，故障品表面卤素含量相对偏高。
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原装助焊剂氯离子为18.6ppm，但是成品助焊剂卤素含量高达730.7ppm，结合外管、质控到厂家实地查看发现：厂家内部对助焊剂管控完全失控，来货无法测试卤素离子，实际过程更换要求不明确，无任何更换记录等；
2.4对锡块EDX测试、直读光谱测试：
锡块测试未见异常；
2.5润滑脂EDX测试：
润滑脂测试未见异常；
3、我司生产过程排查
经核实炸板主板上高频变压器3、5脚对应位置PCB板上有一避火槽，我司生产焊接过程中有喷涂助焊剂，通过避火槽喷涂在高频变压器骨架底座上的隐患，特取样我司使用的助焊剂进行卤素测试，符合企标要求；取样助焊剂涂抹到合格样品骨架底部上，立即进行绝缘测试，电阻值会下降，但阻值很快就恢复无穷大，排除我司助焊剂导致的不良。
4、厂家内部复现试验
厂家来文内容：结合客退品及我司验证和调查结论分析真因：由于自动线助焊剂浓度监控不当，助焊剂设备更换清洗不及时，造成个别骨架表面沾有助焊剂槽内残渣，出现骨架表面绝缘电阻不良现象。
5、总结
综上分析可知：此次生产线炸板的主要原因为高频变压器厂家在生产制造过程中，助焊剂管控不当，致使助焊剂槽内残渣残留在骨架表面，在我司喷涂助焊剂的催化作用下，最终导致初级线圈3、5脚间绝缘电阻变小，上电测试时导致打火炸板。