电感器失效模式及原因分析

Zjianeng

电感器失效模式：电感量和其他性能的超差、开路、短路
　　模压绕线片式电感失效机理：
　　1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大，未得到释放
9 m. H) R- S4 t& n% z0 O& c　　2.磁芯内有杂质或空洞磁芯材料本身不均匀，影响磁芯的磁场状况，使磁芯的磁导率发生了偏差；
0 H; U5 Z' a. Q) Q: O1 R; G　　3.由于烧结后产生的烧结裂纹；
) D& W- I, N* x3 p* Y　　4.铜线与铜带浸焊连接时，线圈部分溅到锡液，融化了漆包线的绝缘层，造成短路；
　　5.铜线纤细，在与铜带连接时，造成假焊，开路失效
( {) _, D3 l# m- y　　1 耐焊性
" \7 F# l% V  K' t8 I9 Q6 E　　低频片感经回流焊后感量上升 20％
　　由于回流焊的温度超过了低频片感材料的居里温度，出现退磁现象。片感退磁后，片感材料的磁导率恢复到最大值，感量上升。一般要求的控制范围是片感耐焊接热后，感量上升幅度小于20%。
　　耐焊性可能造成的问题是有时小批量手工焊时，电路性能全部合格（此时片感未整体加热，感量上升小）。但大批量贴片时，发现有部分电路性能下降。这可能是由于过回流焊后，片感感量会上升，影响了线路的性能。在对片感感量精度要求较严格的地方（如信号接收发射电路），应加大对片感耐焊性的关注。
: \6 [  `! {% N1 D; c  _　　检测方法：先测量片感在常温时的感量值，再将片感浸入熔化的焊锡罐里10秒钟左右，取出。待片感彻底冷却后，测量片感新的感量值。感量增大的百分比既为该片感的耐焊性大小
$ [% z4 a; f, t  q/ e1 ^6 P　　2 可焊性
　　电镀简介
1 {  o$ d$ e4 U. S! n7 q2 \& r　　当达到回流焊的温度时，金属银（Ag）会跟金属锡（Sn）反应形成共熔物，因此不能在片感的银端头上直接镀锡。而是在银端头上先镀镍（2ｕm 左右） ，形成隔绝层，然后再镀锡（4－8ｕm ）。
　　可焊性检测
　　将待检测的片感的端头用酒精清洗干净，将片感在熔化的焊锡罐中浸入4秒钟左右，取出。如果片感端头的焊锡覆盖率达到90％以上，则可焊性合格。、
; c& s( D' p4 M: m) {( p　　可焊性不良
/ W: K  X+ {  ~  a/ k. J0 M　　1）端头氧化：当片感受高温、潮湿、化学品、氧化性气体（SO2、NO2等）的影响， 或保存时间过长，造成片感端头上的金属Sn氧化成SnO2，片感端头变暗。由于SnO2不和Sn、 Ag、Cu等生成共熔物，导致片感可焊性下降。片感产品保质期：半年。如果片感端头被污染，比如油性物质，溶剂等，也会造成可焊性下降
) i  c* _! p7 N' S　　2）镀镍层太薄，吃银：如果镀镍时，镍层太薄不能起隔离作用。回流焊时，片感端头上的Sn和自身的Ag首先反应，而影响了片感端头上的Sn和焊盘上的焊膏共熔，造成吃银现象，片感的可焊性下降。
. v9 A/ [/ w1 d& Y  @　　判断方法：将片感浸入熔化的焊锡罐中几秒钟，取出。如发现端头出现坑洼情况，甚至出现瓷体外露，则可判断是出现吃银现象的。
& N8 y, n1 R6 @2 ?% }. l. u! F　　3 焊接不良
; a0 G1 z" ^3 b　　内应力
8 l+ ]% \3 k- v　　如果片感在制作过程中产生了较大的内部应力，且未采取措施消除应力，在回流焊过程中，贴好的片感会因为内应力的影响产生立片，俗称立碑效应。
　　判断片感是否存在较大的内应力，可采取一个较简便的方法：
; a* k8 s$ U( f' A3 ~　　取几百只的片感，放入一般的烤箱或低温炉中，升温至230℃左右，保温，观察炉内情况。如听见噼噼叭叭的响声，甚至有片子跳起来的声音，说明产品有较大的内应力。
% s# T$ v% c; i　　元件变形
　　如果片感产品有弯曲变形，焊接时会有放大效应。
7 c& G" L2 b  s; z  ^/ D8 Y　　a.焊盘两端应对称设计，避免大小不一，否则两端的熔融时间和润湿力会不同
% C* O. f! y) S: M　　b.焊合的长度在0.3mm以上（即片感的金属端头和焊盘的重合长度）
  v; s! {6 F! L0 V' z! q1 {　　c.焊盘余地的长度尽量小，一般不超过0.5mm。
" c4 b( N( ~7 p+ `" [8 X# i/ @　　d.焊盘的本身宽度不宜太宽，其合理宽度和MLCI宽度相比，不宜超过0.25mm
) h  n+ l8 V* N  R* ?　　贴片不良
　　当贴片时，由于焊垫的不平或焊膏的滑动，造成片感偏移了θ角。由于焊垫熔融时产生的润湿力，可能形成以上三种情况，其中自行归正为主，但有时会出现拉的更斜，或者单点拉正的情况，片感被拉到一个焊盘上，甚至被拉起来，斜立或直立（立碑现象）。目前带θ角偏移视觉检测的贴片机可减少此类失效的发生
　　焊接温度
　　回流焊机的焊接温度曲线须根据焊料的要求设定，应该尽量保证片感两端的焊料同时熔融，以避免两端产生润湿力的时间不同，导致片感在焊接过程中出现移位。如出现焊接不良，可先确认一下，回流焊机温度是否出现异常，或者焊料有所变更。
　　电感在急冷、急热或局部加热的情况下易破损，因此焊接时应特别注意焊接温度的控制，同时尽可能缩短焊接接触时间
　　手工焊推荐温度曲线
　　4 上机开路
7 h+ p9 _9 O6 m6 u( }　　虚焊、焊接接触不良
4 c; M9 n$ R* z6 I; r0 a  ~  F　　从线路板上取下片感测试，片感性能是否正常
　　电流烧穿
( e: K$ }4 R4 v9 M　　如选取的片感，磁珠的额定电流较小，或电路中存在大的冲击电流会造成电流烧穿，片感或磁珠 失效，导致电路开路。 从线路板上取下片感测试，片感失效，有时有烧坏的痕迹。如果出现电流烧穿，失效的产品数量会较多，同批次中失效产品一般达到百分级以上。
　　焊接开路
　　回流焊时急冷急热，使片感内部产生应力，导致有极少部分的内部存在开路隐患的片感的缺陷变大，造成片感开路。从线路板上取下片感测试，片感失效。如果出现焊接开路，失效的产品数量一般较少，同批次中失效产品一般小于千分级。
( C" S: X0 L5 n. o2 L7 S7 r: `9 h# w　　5 磁体破损
1 ?" e( f( G& s2 {3 w　　磁体强度
7 [/ P! _! j* j1 w: {( I　　片感烧结不好或其它原因，造成瓷体强度不够，脆性大，在贴片时，或产品受外力冲击造成瓷体破损
1 o' o. q! s; j0 Q# ~: V7 f' C　　附着力
; F$ U! U1 z' I5 N  z, l　　如果片感端头银层的附着力差，回流焊时，片感急冷急热，热胀冷缩产生应力，以及瓷体受外力冲击，均有可能会造成片感端头和瓷体分离、脱落；或者焊盘太大，回流焊时，焊膏熔融和端头反应时产生的润湿力大于端头附着力，造成端头破坏。
; J4 d0 X- X' u" @7 x　　片感过烧或生烧，或者制造过程中，内部产生微裂纹。回流焊时急冷急热，使片感内部产生应力，出现晶裂，或微裂纹扩大，造成瓷体破损。

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如果片感在制作过程中产生了较大的内部应力，且未采取措施消除应力，在回流焊过程中，贴好的片感会因为内应力的影响产生立片，俗称立碑效应