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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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    电感器失效模式:电感量和其他性能的超差、开路、短路1 ^. p9 e/ h5 h9 j4 w
      模压绕线片式电感失效机理:; k8 A% J  ]# {( K" L
      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;; D% _4 A" A* ~4 D
      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%( v% q% S4 d. l1 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%。/ _5 [; c$ x- s# v  i
      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& [" W- I# U5 o6 N
      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 )。5 X; ?' W, b) h: Z# U
      可焊性检测: _. Q% F+ f. W5 l6 o
      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。' ~; c6 Z" X, E$ k
      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8 B5 \  `. U* V1 I
      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# m4 W1 p  ~5 m& s* n) N) `
      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' B2 T/ Z! J! {+ C! ?8 i3 N
      焊接温度9 B) d* Z3 @1 z* U* j) [
      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。9 o4 y5 x0 V+ r9 ^, N! l
      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, n" Z& q& K" h. f- T# y, {
      手工焊推荐温度曲线, y1 u# r, U8 ?- S, L) H
      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! G5 k0 R; H/ b( t2 A" t
      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。: ~" M8 }! @; ?3 m5 _* T
      焊接开路" N* c9 e* b3 J( W& G; E4 _( u
      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。7 Z$ k# F/ C5 `
    2 X7 O; E, p; v: g) e! H

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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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