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【摘要】本文主要介绍了模块封装线的基本特点及供电要求，电压波动、电网尖峰脉冲、三相不平衡、静电感应等电源问题，直流电源掉电、感应电压等对设备及产品的危害问题以及我公司的几个解决方法。
【关键字】模块封装线、尖峰脉冲、电压波动、直流电源、隔离变压器、防静电
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2013）02-01-01
一、 模块封装生产线的特点：
进入21世纪以来，半导体科技和工业迅猛发展，芯片设计、芯片制作、模块封装已成为整个集成电路行业三大相对独立的产业群，成为人类进入信息化社会的重要推动力量。模块封装生产线的主要特点是：设备加工精度高、速度快、高密度技术集成（涉及系统集成、计算机、传感器、伺服传动、光纤通信和图像处理等多学科技术）；设备各控制板与电源实现光电隔离，电源系统尽量用铁壳包裹，降低磁场或脉冲对电路板的影响；需要较好的防静电措施；产品的产量、质量对设备的稳定运行依赖性较高。这种生产线的特点就要求具备非常稳定和纯净的电源供给。
二、 常见的电源供电问题：
根据电力专家的测试，电网中经常发生的干扰或破坏的问题主要有以下几种：持续高/低电压、尖峰脉冲、电浪涌、暂态过电压、谐波、三相不平衡、突然中断。这些电源污染已经严重影响了自动控制系统的正常工作。
电压偏高/偏低的危害：使得供、用电设备的绝缘加速老化，降低效率；严重时导致过电压，危及网络和设备的安全，损耗均增加。电网尖峰脉冲的危害：它是一种瞬时状态的尖峰畸变，浪涌、谐波为主要的表现形式，有三个最主要的特点 ：超高压、瞬时态、高频次。通常的瞬变都高出正常电压的5-10倍，最高的可达数万伏。它不但会损坏电器设备的开关甚至电器本身，而且会产生一个高频的电磁波干扰，干扰集成电路板正常工作，引起继电保护及自动装置误动或拒动，使其动作失去选择性，干扰通信系统的工作。三相不平衡的危害：它会造成中心点与地形成一个电压，当此电压超过1V时，会使电子设备积累大量的静电，对电子设备造成致命的损坏。
三、 我公司遇到的几个问题及解决方法：
1、设备死机和直流电源掉电。
问题发现：我公司共有5台贴片机，其中有2台在早晨6点到8点左右较易发生死机现象，，开始怀疑是软硬件问题，重做系统、更换硬件，故障依旧。每次死机要停机约1小时后才能正常工作，正常产量为10000片/小时，损失较大。
问题检查：其内部直流电源在生产中经常发生突然掉电现象。检查马达、线路等未发现异常。检查外部电源，标称AC380V，但是经常在早晨6点到8点达到410V左右，其中两相对地达238V，上浮达8%，另一相对地220V左右。而发生故障率较低的贴片机恰恰是接在了较低的这一相上，故障率较高的2台接在了较高的相上。经核查，与我们共用一个配电室的另一家公司有一台功率在20KVA左右的电加热炉，它通常在早晨6点到8点会启动和关闭，其起停的瞬间会对电网造成较大的影响，可能会产生电压波动、尖峰脉冲等现象。与我公司设备出现故障较频繁的时间段相吻合。据此证明，这些污染虽然经过了设备隔离变压器的一级过滤，但仍会有一部分进入到直流电源，引起直流电源自我保护，自动切断对电路板的供电。后来有两台焊线机，一台测试机也经常发生死机现象。相关资料表明标准电压正负偏移最大10%。
问题解决：首先将故障设备电源改为用电压较低相供电，故障率明显降低，但还是偶尔会有死机现象，于是考虑再加一级隔离变压器，并且要同时变低电压。在电源线传输线上安装隔离变压器可以对引入的功能尖峰脉冲起有效的限制作用，这是因为尖峰脉冲电压比变压器正常的电压高很多倍，使得激励的磁感应强度远远大于铁芯允许通过的最大磁感应强度，变压器铁芯饱和，变压器的磁-电变换暂时失效，一次侧对高频干扰呈现很高的阻抗，尖峰脉冲不能传输到变压器的二次侧，从而有效的保护二次侧设备。通低频阻高频的特点使其在一些电源线路及高频线路中巧妙的设计可以大大降低浪涌等能量。其设计结构如图1：
图1
一次侧：电源输入，二次侧：电源输出，变比：IN 240：OUT 215，2500KVA
安装以上变压器后，将接入电压均控制在220V左右设备没再出现掉电死机现象。
这种方法简单易行，费用较低。此外，也可以安装专门的电源管理系统，效果更好一些，但是费用相对较高。
2、传动电机由直流改交流后控制电路板工作异常。
问题发现：各设备传动电机原先为DC24V，其扭矩较小，不足以满足负荷，为此，更换了AC220大扭矩电机。安装完之后发现有的能正常工作，而有的不能。
问题检查：正常工作的为继电器与电机控制板之间距离较远且有一金属板隔开。非正常工作的继电器与控制板距离较近，中间无金属板隔离。这证明了继电器触点瞬间闭合时的打火产生的尖峰脉冲干扰了控制板正常工作。
问题解决：迫于安装位置的需要，我们在继电器的触点两侧并联一电阻电容，将火化及时吸收。后工作正常。R=104K欧，C=0.1微发，结构如图2
图2
3、接入交流电后感应电荷带来的影响：
大部分设备在引入AC220V之后均有良好的隔离变压器隔离，和经过转换的稳定直流输出，但是在这个过程中也难免有意外发生。
问题发现：
案例一：有一台贴片机需用远程电脑控制，它们通过RS232接口通讯，有一次贴片机上的电脑键盘突然失控，各功能键轮番跳变，设备动作失控。若不及时急停，将会造成重大损失。后检查发现远程电脑电源的地线脱落，导致电脑外壳的感应电荷无处释放通过RS232接口传到了贴片机上，那次事件将电脑主板的COM口和贴片机主机板的COM口同时烧坏，损失较大。
案例二：上面2中提到的AC220V电机在其金属安装架上感应出了较高处达110V的电压，而IC模块的正常工作电压为5V，若接触到产品，极有可能造成集成电路被击穿，造成产品大面积损坏，并且这种感应电压会随着操作员对设备的偶然接触产生变化，也会对计数器、精密仪表等产生影响。
问题解决：将地线接好，将电机及金属支架与地线连接，并在设备上与芯片、模块接触的地方加装了离子风机，有效地消除了感应电荷、摩擦静电等的影响。
四、 总结：
以上仅列举了几个在模块封装生产线中遇到的电源问题及解决方法，但是我们可以看到电压波动、电网尖峰脉冲、浪涌、谐波、三相不平衡、静电感应等电源污染问题造成的危害是非常严重的，如何有效的防治电源污染问题是智能卡模块封装生产线中一项重要的工作。
五、 参考资料：
1、 ESEC DIE BODER OPERATION MANNUAL 贴片机说明书
2、 ESEC WIRE BODER OPERATION MANNUAL 焊线机说明书
3、 http：//www.cqess.com.cn 潍坊伊艾斯电效系统有限公司
4、王兆安 等著 谐波抑制和无功功率补偿 机械工业出版社 2005.10
5、阮毅 陈伯时 电力拖动自动控制系统 机械工业出版社2009.8
6、俎云霄 吕玉琴 网络分析与综合 机械工业出版社2007.1
附录：
作者简介： 宋建锋 太原理工大学研究生院（电气工程学院）
山东齐芯微系统科技有限公司 生产部
唐 娜 山东齐芯微系统科技有限公司 质量部
【关键字】模块封装线、尖峰脉冲、电压波动、直流电源、隔离变压器、防静电
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2013）02-01-01
一、 模块封装生产线的特点：
进入21世纪以来，半导体科技和工业迅猛发展，芯片设计、芯片制作、模块封装已成为整个集成电路行业三大相对独立的产业群，成为人类进入信息化社会的重要推动力量。模块封装生产线的主要特点是：设备加工精度高、速度快、高密度技术集成（涉及系统集成、计算机、传感器、伺服传动、光纤通信和图像处理等多学科技术）；设备各控制板与电源实现光电隔离，电源系统尽量用铁壳包裹，降低磁场或脉冲对电路板的影响；需要较好的防静电措施；产品的产量、质量对设备的稳定运行依赖性较高。这种生产线的特点就要求具备非常稳定和纯净的电源供给。
二、 常见的电源供电问题：
根据电力专家的测试，电网中经常发生的干扰或破坏的问题主要有以下几种：持续高/低电压、尖峰脉冲、电浪涌、暂态过电压、谐波、三相不平衡、突然中断。这些电源污染已经严重影响了自动控制系统的正常工作。
电压偏高/偏低的危害：使得供、用电设备的绝缘加速老化，降低效率；严重时导致过电压，危及网络和设备的安全，损耗均增加。电网尖峰脉冲的危害：它是一种瞬时状态的尖峰畸变，浪涌、谐波为主要的表现形式，有三个最主要的特点 ：超高压、瞬时态、高频次。通常的瞬变都高出正常电压的5-10倍，最高的可达数万伏。它不但会损坏电器设备的开关甚至电器本身，而且会产生一个高频的电磁波干扰，干扰集成电路板正常工作，引起继电保护及自动装置误动或拒动，使其动作失去选择性，干扰通信系统的工作。三相不平衡的危害：它会造成中心点与地形成一个电压，当此电压超过1V时，会使电子设备积累大量的静电，对电子设备造成致命的损坏。
三、 我公司遇到的几个问题及解决方法：
1、设备死机和直流电源掉电。
问题发现：我公司共有5台贴片机，其中有2台在早晨6点到8点左右较易发生死机现象，，开始怀疑是软硬件问题，重做系统、更换硬件，故障依旧。每次死机要停机约1小时后才能正常工作，正常产量为10000片/小时，损失较大。
问题检查：其内部直流电源在生产中经常发生突然掉电现象。检查马达、线路等未发现异常。检查外部电源，标称AC380V，但是经常在早晨6点到8点达到410V左右，其中两相对地达238V，上浮达8%，另一相对地220V左右。而发生故障率较低的贴片机恰恰是接在了较低的这一相上，故障率较高的2台接在了较高的相上。经核查，与我们共用一个配电室的另一家公司有一台功率在20KVA左右的电加热炉，它通常在早晨6点到8点会启动和关闭，其起停的瞬间会对电网造成较大的影响，可能会产生电压波动、尖峰脉冲等现象。与我公司设备出现故障较频繁的时间段相吻合。据此证明，这些污染虽然经过了设备隔离变压器的一级过滤，但仍会有一部分进入到直流电源，引起直流电源自我保护，自动切断对电路板的供电。后来有两台焊线机，一台测试机也经常发生死机现象。相关资料表明标准电压正负偏移最大10%。
问题解决：首先将故障设备电源改为用电压较低相供电，故障率明显降低，但还是偶尔会有死机现象，于是考虑再加一级隔离变压器，并且要同时变低电压。在电源线传输线上安装隔离变压器可以对引入的功能尖峰脉冲起有效的限制作用，这是因为尖峰脉冲电压比变压器正常的电压高很多倍，使得激励的磁感应强度远远大于铁芯允许通过的最大磁感应强度，变压器铁芯饱和，变压器的磁-电变换暂时失效，一次侧对高频干扰呈现很高的阻抗，尖峰脉冲不能传输到变压器的二次侧，从而有效的保护二次侧设备。通低频阻高频的特点使其在一些电源线路及高频线路中巧妙的设计可以大大降低浪涌等能量。其设计结构如图1：
图1
一次侧：电源输入，二次侧：电源输出，变比：IN 240：OUT 215，2500KVA
安装以上变压器后，将接入电压均控制在220V左右设备没再出现掉电死机现象。
这种方法简单易行，费用较低。此外，也可以安装专门的电源管理系统，效果更好一些，但是费用相对较高。
2、传动电机由直流改交流后控制电路板工作异常。
问题发现：各设备传动电机原先为DC24V，其扭矩较小，不足以满足负荷，为此，更换了AC220大扭矩电机。安装完之后发现有的能正常工作，而有的不能。
问题检查：正常工作的为继电器与电机控制板之间距离较远且有一金属板隔开。非正常工作的继电器与控制板距离较近，中间无金属板隔离。这证明了继电器触点瞬间闭合时的打火产生的尖峰脉冲干扰了控制板正常工作。
问题解决：迫于安装位置的需要，我们在继电器的触点两侧并联一电阻电容，将火化及时吸收。后工作正常。R=104K欧，C=0.1微发，结构如图2
图2
3、接入交流电后感应电荷带来的影响：
大部分设备在引入AC220V之后均有良好的隔离变压器隔离，和经过转换的稳定直流输出，但是在这个过程中也难免有意外发生。
问题发现：
案例一：有一台贴片机需用远程电脑控制，它们通过RS232接口通讯，有一次贴片机上的电脑键盘突然失控，各功能键轮番跳变，设备动作失控。若不及时急停，将会造成重大损失。后检查发现远程电脑电源的地线脱落，导致电脑外壳的感应电荷无处释放通过RS232接口传到了贴片机上，那次事件将电脑主板的COM口和贴片机主机板的COM口同时烧坏，损失较大。
案例二：上面2中提到的AC220V电机在其金属安装架上感应出了较高处达110V的电压，而IC模块的正常工作电压为5V，若接触到产品，极有可能造成集成电路被击穿，造成产品大面积损坏，并且这种感应电压会随着操作员对设备的偶然接触产生变化，也会对计数器、精密仪表等产生影响。
问题解决：将地线接好，将电机及金属支架与地线连接，并在设备上与芯片、模块接触的地方加装了离子风机，有效地消除了感应电荷、摩擦静电等的影响。
四、 总结：
以上仅列举了几个在模块封装生产线中遇到的电源问题及解决方法，但是我们可以看到电压波动、电网尖峰脉冲、浪涌、谐波、三相不平衡、静电感应等电源污染问题造成的危害是非常严重的，如何有效的防治电源污染问题是智能卡模块封装生产线中一项重要的工作。
五、 参考资料：
1、 ESEC DIE BODER OPERATION MANNUAL 贴片机说明书
2、 ESEC WIRE BODER OPERATION MANNUAL 焊线机说明书
3、 http：//www.cqess.com.cn 潍坊伊艾斯电效系统有限公司
4、王兆安 等著 谐波抑制和无功功率补偿 机械工业出版社 2005.10
5、阮毅 陈伯时 电力拖动自动控制系统 机械工业出版社2009.8
6、俎云霄 吕玉琴 网络分析与综合 机械工业出版社2007.1
附录：
作者简介： 宋建锋 太原理工大学研究生院（电气工程学院）
山东齐芯微系统科技有限公司 生产部
唐 娜 山东齐芯微系统科技有限公司 质量部