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电感器失效模式及原因分析

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    2020-9-2 15:07
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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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    x
    电感器失效模式:电感量和其他性能的超差、开路、短路* l* i/ z& k7 [
      模压绕线片式电感失效机理:3 X! p* q0 }8 V: S8 v6 L" m9 ?
      1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大,未得到释放8 ?% U* V) e0 }
      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;
    - l$ w( u3 y, z% A0 k  3.由于烧结后产生的烧结裂纹;6 x& r5 l! w( L5 {
      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;& c! O* K# \8 v2 }' ~: k
      5.铜线纤细,在与铜带连接时,造成假焊,开路失效# g$ T( k2 K7 j: I/ Y% b
      1 耐焊性
    . M  Z+ O! I5 H& c+ s  ~  低频片感经回流焊后感量上升 20%2 `( S6 t4 g( t4 M
      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%。
    ' g8 E  E3 M7 F' `  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。) c3 h2 Z6 O: ^3 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( }* M: ^7 `$ t( X+ Z7 m: b
      2 可焊性
    5 p* ]: a  s8 s  t8 k& \' H- Q* w  电镀简介7 S) {5 i- m) ]
      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 )。
    7 ?9 I  v/ _' J  可焊性检测: a9 Z+ u  [' a* G  Z' q
      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。、( P  Z" o" v. ~2 X
      可焊性不良0 f9 z. U, }0 l" a& R8 T) A/ W
      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
    1 h  e+ K, Z/ m& O  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。: r% G0 @" f) 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。) l7 [/ u0 i0 O
      3 焊接不良/ D! [6 {# W3 H1 F" I
      内应力& c- w: `5 t; i* i+ J: {5 P/ t
      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。
    5 s3 {- A4 z5 V+ G/ D  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:) @6 {& F; t  o' G+ i; Q7 j/ y
      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。2 A* I' r( F& y. S3 n) ]* O9 W% m
      元件变形
    5 [! I2 j# W$ a2 F; W5 r  如果片感产品有弯曲变形,焊接时会有放大效应。
    1 J# Q, J; @! q  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- R. L6 |; M1 A1 k( G7 {  O
      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)* F4 i: q2 T& ]" f
      c.焊盘余地的长度尽量小,一般不超过0.5mm。
    / x' P# f7 o5 T7 h: o* b4 j  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
    ; C" h7 Z6 K2 k+ f  贴片不良; q" v+ X( y, d. f2 F
      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
    " f/ t0 W. A. v- j% X1 x  焊接温度" l8 U- A8 l- U* z
      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。
    2 h. a( @* A8 c- S  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
    : Y' ~8 d  ^4 D5 y  手工焊推荐温度曲线
    * m8 j8 v! q3 D3 J+ G  4 上机开路) f, S0 x4 W+ |1 Q$ h& t; ]) s
      虚焊、焊接接触不良& [% b6 ]6 o" _' k3 I
      从线路板上取下片感测试,片感性能是否正常# _' O. L3 Y. M' Z5 `7 Y7 X) `6 o" f! x& ~
      电流烧穿
    ' R  M$ V( @/ y) R  b  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. S) ?  H
      焊接开路
    + S% \6 u  p: d* e, W8 `  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。
    + ]2 a) D" i! b6 B. N  M/ Z% R& {9 V9 g  5 磁体破损( I# u: _, ~0 j( b6 e
      磁体强度3 `( p0 X( n% v8 a* P
      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* {# O1 |: o) X0 T9 c
      附着力5 |+ @; ~6 i2 m% y* W" 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。/ a& ^" Q+ C+ e  ?: k& x# C/ l" v
      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。
    $ }5 }5 [1 y6 b& B3 ?. r
    8 H) c" j0 i3 q* E

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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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