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贴片电感失效原因主要表现在五个方面,分别是耐焊性、可焊性、焊接不良、上机开路、磁路破损等导致的失效,下面金籁科技小编将就这五点做出解释。
1 Q) a3 y, Q' \: u 在此之前,我们先了解一下电感失效模式,以及贴片电感失效的机理。
9 }7 u2 @2 \/ ^- k) j! f X 电感器失效模式:电感量和其他性能的超差、开路、短路。9 ^9 d1 z9 ^# J$ s: E. }
贴片功率电感失效原因:
/ ^0 m: _7 r* u7 k7 ?* Q 1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大,未得到释放;
' c# E+ E8 L' 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;8 W' R* e2 q/ F ~( a c# n7 q
3.由于烧结后产生的烧结裂纹;
$ n% V% _% T9 t1 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;
0 [ f% X* ?7 t* o2 G8 n, O( L# N 5.铜线纤细,在与铜带连接时,造成假焊,开路失效。: g; u% J9 Y+ J; ]! G* `1 h0 U
一、耐焊性- K2 I! E* S) T, |2 E
低频贴片功率电感经回流焊后感量上升<20%。8 w# Z1 C. c8 ]" R3 T" \' U: H+ s8 [4 ~" c
由于回流焊的温度超过了低频贴片电感材料的居里温度,出现退磁现象。贴片电感退磁后,贴片电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贴片电感耐焊接热后,感量上升幅度小于20%。
" F' z! k4 D4 b+ B$ K, k% [ 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(此时贴片电感未整体加热,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,贴片电感感量会上升,影响了线路的性能。在对贴片电感感量精度要求较严格的地方(如信号接收发射电路),应加大对贴片电感耐焊性的关注。! R! b) X, f' k
检测方法:先测量贴片电感在常温时的感量值,再将贴片电感浸入熔化的焊锡罐里10秒钟左右,取出。待贴片电感彻底冷却后,测量贴片电感新的感量值。感量增大的百分比既为该贴片电感的耐焊性大小。
2 a8 C/ N. s7 X3 a8 t c4 Q% D6 b% L 二、可焊性, r- e2 |) k8 i5 x' B! o
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,因此不能在贴片电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)。# N' b: k4 } n
可焊性检测+ [' P5 q8 x% B8 A
将待检测的贴片电感的端头用酒精清洗干净,将贴片电感在熔化的焊锡罐中浸入4秒钟左右,取出。如果贴片电感端头的焊锡覆盖率达到90%以上,则可焊性合格。
. m2 X) x& g- H2 f/ \, X1 |& g 可焊性不良
# b& {) F8 X/ i Z+ \ 1、端头氧化:当贴片电感受高温、潮湿、化学品、氧化性气体(SO2、NO2等)的影响,或保存时间过长,造成贴片电感端头上的金属Sn氧化成SnO2,贴片电感端头变暗。由于SnO2不和Sn、Ag、Cu等生成共熔物,导致贴片电感可焊性下降。贴片电感产品保质期:半年。如果贴片电感端头被污染,比如油性物质,溶剂等,也会造成可焊性下降。
; r) A# _8 G# R9 w& o 2、镀镍层太薄:如果镀镍时,镍层太薄不能起隔离作用。回流焊时,贴片电感端头上的Sn和自身的Ag首先反应,而影响了贴片电感端头上的Sn和焊盘上的焊膏共熔,造成吃银现象,贴片电感的可焊性下降。
7 w# {9 F% y5 U; m9 k 判断方法:将贴片电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。
/ V5 ~4 S' ~' \ 3、焊接不良
, Y. o7 ]+ U3 B( Y# y) x 内应力+ c/ j" I9 a9 `7 T, s6 W" `" X% }
如果贴片电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,贴好的贴片电感会因为内应力的影响产生立片,俗称立碑效应。 判断贴片电感是否存在较大的内应力,可采取一个较简便的方法:' N$ ~/ y0 ~2 V" _
取几百只的贴片电感,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。 a2 }& m5 e) M+ x( Q3 t
元件变形
" [4 c) u2 B- d* f) |* H8 m% w 如果贴片电感产品有弯曲变形,焊接时会有放大效应。
& r5 @' W2 C) E" y( `, o 焊接不良、虚焊
' [1 _6 \/ J* V) F1 G6 | 焊接正常如图 焊盘设计不当
! b- X% X# D$ z! ? 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。
+ [$ n: C* a# z: Z y b.焊合的长度在0.3mm以上(即贴片电感的金属端头和焊盘的重合长度)。
1 x0 @. b1 K4 X6 D c.焊盘余地的长度尽量小,一般不超过0.5mm。
$ V5 c* z1 a4 f( r* A 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/ E3 {$ _- x) G2 ^
贴片不良
+ h4 b/ ]& m( u+ \ 当贴片因为焊垫的不平或焊膏的滑动,而造成贴片电感偏移了θ角时。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,贴片电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。
7 h- {* F' a; r/ G# l( U. t 焊接温度 _; o" Z" z3 S+ I; s( d
回流焊机的焊接温度曲线须根据焊料的要求设定,应该尽量保证贴片电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,导致贴片电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 h# i9 d. u8 M& Z; e# c x4 j
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。
) R: M( s, Q" i# e 四、上机开路 虚焊、焊接接触不良3 d/ p4 Z' _8 d
从线路板上取下贴片电感测试,贴片电感性能是否正常。
- H2 C' m5 ~' l0 ~" o" E 电流烧穿
/ _8 ?0 j) Z- B& C4 |& S$ H 如果选取的贴片电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,贴片电感或磁珠失效,导致电路开路。从线路板上取下贴片电感测试,贴片电感失效,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。 h ]7 o: U! l: e
焊接开路- J: o/ b. a! `& M8 F
回流焊时急冷急热,使贴片电感内部产生应力,导致有极少部分的内部存在开路隐患的贴片电感的缺陷变大,造成贴片电感开路。从线路板上取下贴片电感测试,贴片电感失效。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。 金籁科技一体成型电感 B2 y0 G2 |2 q) y( k0 Y$ T
五、磁体破损: a) H! d- U6 Z4 P
磁体强度; t' N# l: g* P% m T
贴片电感烧结不好或其它原因,造成瓷体整体强度不够,脆性大,在贴片时,或产品受外力冲击造成瓷体破损。
( \& ?! `1 V8 q, h% A& ?$ q 附着力2 e8 a! R9 H z$ Q/ B6 J
如果贴片电感端头银层的附着力差,回流焊时,贴片电感急冷急热,热胀冷缩产生应力,以及瓷体受外力冲击,均有可能会造成贴片电感端头和瓷体分离、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。
# F1 |: `1 z/ q* h3 U 贴片电感过烧或生烧,或者制造过程中,内部产生微裂纹。回流焊时急冷急热,使贴片电感内部产生应力,出现晶裂,或微裂纹扩大,造成磁体破损等情况。1 g/ ~& N9 Z" ]3 ^ x9 l
本文由好电感 金籁造的金籁科技转载发表。
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