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电感器失效模式及原因分析

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    发表于 2020-11-12 14:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    电感器失效模式:电感量和其他性能的超差、开路、短路
    5 o; ?2 W, b! o& b: c1 L, \4 m  模压绕线片式电感失效机理:$ f3 ^4 s% B- q! f
      1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大,未得到释放
    . l/ L4 b4 U( ~  k  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;
    2 S# S  D5 A! m. ^  3.由于烧结后产生的烧结裂纹;6 F, u9 @5 p, d* H1 T" g
      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;
    2 w/ d7 ?# _3 B1 O/ }" q# ^  5.铜线纤细,在与铜带连接时,造成假焊,开路失效
    6 T  c1 e" p3 p! ]- }! E  1 耐焊性
    " B- [) I$ v; |, o; B  低频片感经回流焊后感量上升 20%
    6 h( `; f5 V; M2 y3 d  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%。
    7 b3 u" }2 ^* D, ?  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。
    ! H* K; Z* Z- N  t+ y% w  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
    - x( m7 n6 f0 M/ L, `- h2 w, S$ a  2 可焊性
    & ?  f0 d7 h4 k1 U+ g  电镀简介
    * S* G4 T+ j8 }5 r" l7 H9 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 )。( F- e0 P# r( {& Z5 [
      可焊性检测' X( j8 L- O; m7 {1 w7 z
      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。、' ~+ C8 h* J2 \$ @* u- {
      可焊性不良
    2 {# W( y8 D4 Z3 o+ _  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
    9 V$ E1 D8 a8 U4 P! v- a: ]# q8 k) W  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。
    6 L/ g! j0 A1 n  w  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。) R5 F, r+ h# {" L
      3 焊接不良7 o$ b; z7 J; G) u: S6 O
      内应力
    8 U. C& z8 S6 p* {  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。
      {& N$ w5 S, e( e5 q9 h4 a, `  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:
    " e0 X- n# E/ t6 e% s; N4 z  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。/ u; O7 Z# R& M
      元件变形
    0 B, K2 @" B7 K- D$ l  如果片感产品有弯曲变形,焊接时会有放大效应。: C+ V% w3 J& \" K5 O
      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3 }/ |: C2 T- `3 }. L: J
      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)( J; p8 o' _; W% G
      c.焊盘余地的长度尽量小,一般不超过0.5mm。+ }; b5 V3 Y: m1 m7 F2 _
      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, H5 I( q0 O7 A" ], @% k+ l
      贴片不良* ^' G& G; ~- }& s# f- J+ g; C
      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
    % P, x5 \: a' u: F& C6 F  焊接温度2 T: B' a5 K& x  V- L3 m
      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。, A3 t0 `7 N6 I3 y, ~# B6 A
      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
    ( L5 u+ q( @, m% c3 d) ^  手工焊推荐温度曲线3 g8 r8 d! I1 E. H! V7 M
      4 上机开路
    4 z9 J  {" v! V  虚焊、焊接接触不良: G3 J- O( e, a9 f
      从线路板上取下片感测试,片感性能是否正常
    - n9 l2 g- N; L: r  电流烧穿- A  v$ u# Y' i/ _2 f8 S$ N5 ]
      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。
    " r: G$ ~3 O) J  焊接开路
    ! I( ~. }( e, a8 _0 I- @: b. j; {8 A  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。
    * k+ M$ F( J" B, s( X4 ~7 h$ `  5 磁体破损
    6 P' @* e) ]6 b+ s  磁体强度9 r& r0 q) Q! F, m, q6 N
      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' j. u! t% U5 Q; P
      附着力7 C6 W8 i# ?; ^; v0 o& n. M/ c) B, _+ I
      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。
    0 O! p5 V& k, |- 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。
    & T+ t  U  ]+ B  S* |1 r
    4 @1 J# {- F! `% ]4 J

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    2#
    发表于 2020-11-12 15:29 | 只看该作者
    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
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