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谈开关电源之元器件电感失效分析
来源:东莞市成良智能科技 发布时间:2019-12-02 点击量:1014
谈谈开关电源之元器件电感器失效模式: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
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;
3.由于烧结后产生的烧结裂纹;
4.开关电源之电感上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
开关电源之元器件电感失效1 耐焊性
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%。
开关电源之电感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。
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 )。
开关电源之电感可焊性检测。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。
开关电源之元器件电感失效 可焊性不良
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。
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。判断方法:将片感浸入熔化的焊锡罐中几秒钟,取出。开关电源之元器件电感失效 3 焊接不良
内应力,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: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。
如果开关电源之电感片感产品有弯曲变形,焊接时会有放大效应。
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
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)
c.焊盘余地的长度尽量小,一般不超过0.5mm。
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
开关电源之电感贴片不良
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
开关电源之元器件电感失效焊接温度
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
开关电源之元器件电感失效4 上机开路,虚焊、焊接接触不良
从线路板上取下片感测试,片感性能是否正常
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。
开关电源之元器件电感失效,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。
开关电源之元器件电感失效5 磁体破损,磁体强度
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附着力
如果开关电源之电感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。
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