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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, |! z7 R" Q0 Q
      模压绕线片式电感失效机理:$ ^9 t. x7 ]# B( L8 ~% N
      1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大,未得到释放
    * n2 {: Y. w( a, D0 Y0 R% N  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;
    & N5 d# W7 e6 ?6 ]& V% Q  3.由于烧结后产生的烧结裂纹;
    + z& O: ^; b1 ~% j0 l% K9 c& x. A  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" }# }% P  b: p
      5.铜线纤细,在与铜带连接时,造成假焊,开路失效
    % Z1 x* E& U3 ^  u4 [  T% y+ L( `* V  1 耐焊性9 n: t4 ?# h6 p
      低频片感经回流焊后感量上升 20%
    ( P2 V" O- K  ?/ k/ I# ?  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%。- Q& K# E% D, U1 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。
    * g$ \" y. @: i3 r$ G& d6 T  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* @' B, O1 {* q. c8 A& |8 K
      2 可焊性
    : \- _$ h: M+ R9 o; z7 I4 j  电镀简介
    ; _! U0 K6 U  r* d: M+ V* q  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 )。
    + D; o, s. X+ [- ?% t4 E  可焊性检测
    + A6 Q7 g9 R2 P, I$ i  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。、" L- p1 ]0 g' J2 Y2 P9 T- K+ r
      可焊性不良
    7 C+ |! W3 t" m; 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  d3 c; S9 u' V  R. a+ a4 T' n5 g9 D
      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。
    : i2 k  ?- {7 S# @2 p' O  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。
    ) d5 j+ q6 _  W! |2 S' d  3 焊接不良
    : Z- e5 S% x/ q3 E+ M0 ~2 A; b2 W  内应力
      x/ T' D5 L& A! h6 [( L  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。4 i1 J% P& O; g) C
      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:
    ! v  q0 o$ z) @/ ^! R9 Q3 X3 K. f9 D  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。  x6 q  k$ `4 Y5 q; x' H
      元件变形
    6 V: ^+ s) ~, W* V+ \  如果片感产品有弯曲变形,焊接时会有放大效应。
    1 l) b" W, }/ C/ w' `  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
    ! p. f# j8 D% z+ P  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)1 e- ?' N6 {% a( H" u
      c.焊盘余地的长度尽量小,一般不超过0.5mm。
    3 T1 @5 J% [5 W" Z7 Y4 M  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
    . I4 R  o9 j1 l$ M( M  贴片不良6 {: Y$ o0 O6 a4 |$ r' K4 u# Y
      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9 p6 F- C/ V$ P
      焊接温度
    1 y9 ~) a) C. m, o  w  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。! J& v6 l  y% }. w  X- N2 n
      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. `/ r5 ^9 {: T4 k3 Z5 R9 z
      手工焊推荐温度曲线
    $ V! \5 B! v7 U  S8 [. Q) I  4 上机开路+ H% ?/ O# a! f2 l5 F9 _. W4 s
      虚焊、焊接接触不良$ o0 w5 ^& j. O. ^
      从线路板上取下片感测试,片感性能是否正常$ v; {# I+ }3 j* x  M/ \
      电流烧穿
    $ O  j% ^% ]$ l+ e/ k: 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。& e! a( V7 x4 |0 O6 @# {
      焊接开路4 L+ ~1 M# Z6 x! G1 t5 x) g
      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。
    ; L2 [6 i5 O6 ^  5 磁体破损
    2 k3 T8 G" F% Z; S0 m  磁体强度7 D% c7 E$ ~: y) L
      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0 I6 ?5 N' M& U9 g
      附着力
    , H4 J4 }3 }2 ^; Z$ h  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。
    ; P6 r5 K! ?" h8 T  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。
    ( Y7 |* ^: Y) y6 [! f) ]3 g. M) ]! q9 j2 c. z

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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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