三防漆应力作用致绕线电感器开路的失效分析.pdf
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1、三防漆应力作用致绕线电感器开路的失效分析丁能飞袁王刚袁冯丽婷渊工业和信息化部电子第五研究所袁 广东广州511370冤摘要院针对安装在印制电路板上的绕线片式电感器在涂覆三防漆后发生的开路失效进行了分析遥 详细地介绍了分析过程与手段袁 主要从器件结构尧 装配工艺尧 断口位置与形貌特征等方面展开了分析袁 确认电感器的失效原因是三防漆在环境温度变化时发生热胀冷缩袁 对引出线产生一定的应力作用袁 长此以往袁 最终导致了引出线在焊接根部位置发生疲劳断裂遥关键词院三防漆曰 绕线片式电感器曰 疲劳断裂曰 热胀冷缩曰 失效分析中图分类号院 TM 55文献标志码院 A文章编号院 1672-5468 渊2023冤
2、03-0056-07doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2023.03.010Failure Analysis of Open Circuit of Wound InductorCaused by Stress of Three Proof PaintDING Nengfei袁 WANG Gang袁 FENG Liting渊CEPREI袁 Guangzhou 511370袁 China冤Abstract院The open circuit failure of wound chip inductors installed on printed circuitboard af
3、ter coating three proofing paint is analyzed.The analysis process and means areintroduced in detail袁 and it is mainly analyzed from the aspects of device structure袁 assemblyprocess袁 fracture location and morphological characteristics.And it is confirmed that the failurecause of the inductor is the t
4、hermal expansion and cold contraction of the three proofing paint whenthe ambient temperature changes袁 which has a certain stress effect on the outgoing line.In thelong run袁 it finally leads to the fatigue fracture of the outgoing line at the welding root.Keywords院three proofing paint曰 wound chip in
5、ductor曰 fatigue fracture曰 thermal expansion andcold contraction曰 failure analysis收稿日期院 2022-07-06修回日期院 2022-08-03作者简介院 丁能飞 渊1993要冤袁 男袁 广东梅州人袁 工业和信息化部电子第五研究所可靠性研究分析中心助理工程师袁 主要从事元器件失效分析工作遥电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验耘蕴耘悦栽砸韵晕陨悦 孕砸韵阅哉悦栽 砸耘L陨粤月陨蕴I栽再 粤晕阅 耘晕灾陨R韵晕酝耘晕栽粤蕴 栽耘杂栽陨晕郧可靠性物理与失效分析技术0引言印制电路板 渊PCB冤 自诞生至今已有近
6、百年的历史袁 它是电子元器件实现电气互连的载体袁 在这个电子信息技术高速发展的时代有着非常重要的意义遥 对于 PCB 而言袁 三防漆是不可或缺的一部分遥三防漆是用于保护线路板及其相关器件免受环境侵蚀的一种涂料袁 具有各种良好的性能袁 如防水尧 防潮尧 防尘遥 三防漆的应用极大地减少了维修费用袁降低了生产成本曰 尤其是能够提高产品质量袁 延长使用寿命袁 保证其安全性能1遥三防漆虽然具有许多优越的性能袁 但是袁 一些三防漆在高低温度变化的情况下袁 存在潜在高内应力的情况遥 对于电路板上的某些特定结构的电子元器件而言袁 这一特性往往是诱发失效的关键因素遥阅陨粤晕在陨 悦匀粤晕孕陨晕 运耘运粤韵X陨晕
7、郧 再哉 匀哉粤晕允I晕郧 杂匀陨再粤晕56阅陨粤晕在陨 悦匀粤晕孕陨晕 运耘运粤韵X陨晕郧 再哉 匀哉粤晕允I晕郧 杂匀陨再粤晕第 3 期本文以某公司的 PCB 在涂刷三防漆后袁 安装在电路板上的绕线片式电感器发生开路失效作为典型案例袁 采用针对性的失效分析手段来开展案例分析与验证试验袁 确认电感器的失效是由于其结构的特殊性曰 加之三防漆在环境温度变化时发生热胀冷缩袁使得引出线长期受到三防漆对其施加的应力作用袁最终导致了引出线在焊接根部位置发生疲劳断裂袁引起电感器开路失效2遥1失效案例分析1.1 样品概况案例分析所用的样品为某公司 PCB 上的绕线片式电感器袁 其中失效样品 10 只袁 编号
8、为 F1#尧1#9#袁 F1#装在电路板上袁 1#9#样品已取下曰 良品 2 只袁 编号为 G1#尧 G2#遥失效电感器为 A 批次的样品袁 产品交付客户后即投入使用袁 使用 2 年后陆续地出现失效袁 其失效表现为开路遥 电路板上使用了多只该型号的电感器袁 发生失效的样品在随机位置上出现遥 该型号的电感器在不同的产品上也有使用袁 但未发生过此类失效遥1.2 外观检查为了检查样品在安装尧 试验和使用等过程中引起的损坏情况袁 利用体视显微镜对样品进行了外观检查遥 良品的典型外观形貌如图 1 所示袁 电感器有4 根引出线袁 其中 2 根引出线沿斜对角方向固定在焊盘端袁 对应焊盘编号为 B尧 D曰 另
9、外 2 根以垂直方向固定袁 对应焊盘编号为 A尧 C遥 电感器的 A-B对应一组绕组袁 C-D 对应另一组绕组遥 F1#样品安装在电路板上袁 表面覆盖的透明三防漆可见开裂遥 其余样品已从板上取下袁 部分样品的引出线与焊盘之间的连接已断开遥 F1#尧 6#样品的典型外观形貌如图 2 所示遥1.3 X 射线检查为了检查样品与电路板之间的连接情况袁 利用X-ray 设备对 F1#样品进行 X 射线检查遥 经检查袁F1#样品与焊盘 B 相连接的引出线在焊接根部位置发生断开袁 典型的 X-ray 形貌如图 3 所示遥bG1#样品的外观形貌 2图 1良品的外观形貌aG1#样品的外观形貌 1垂直方向固定斜对
10、角方向固定b6#样品的外观形貌图 2失效样品的外观形貌aF1#样品的外观形貌垂直方向C斜对角方向ADB丁能飞等院 三防漆应力作用导致电感器开路的失效分析57电子产品可靠性与环境试验阅陨粤晕在陨 悦匀粤晕孕陨晕 运耘运粤韵X陨晕郧 再哉 匀哉粤晕允I晕郧 杂匀陨再粤晕电子产品可靠性与环境试验2023 年1.4 电参数测试为了确定失效样品的失效特性袁 鉴别失效模式袁 对样品的线圈绕组通断状态进行测试袁 结果如表 1 所示遥 测试结果显示袁 6#样品未失效袁 其余样品可分为 2 种失效状态院1冤 F1#尧 7#8#样品有 1 组绕组开路曰2冤 1#5#尧 9#样品有 2 组绕组均开路遥1.5 扫描电
11、子显微镜检查 渊SEM冤 要要要断口分析为了检查 F1#样品引出线的断口形貌特征袁将 F1#样品从电路板上取下观察遥 F1#样品引出线在与焊盘 B 相连接的根部位置断开袁 与 X-ray检查中所呈现的结果一致遥 焊盘 B 一侧的引出线断口平整袁 铜线扁平袁 在断面上未发现有明显的烧蚀熔融或腐蚀形貌曰 另一侧引出线断口表面附着有异物袁 其原始断口形貌已无法辨别遥 典型的形貌与能谱分析谱图如图 4 所示遥根据电参数测试结果袁 对其余样品进行观察袁如下所述遥a冤 7#8#样品的引出线都只断了一根 渊对应焊盘 D冤袁 为原始断口遥 7#样品的焊盘 D 缺失袁对应该侧的引出线断口断面平整袁 铜线扁平袁
12、与F1#样品焊盘 B 一侧的断口形貌相近遥 典型的形貌如图 5 所示遥b冤 1#样品的焊盘 A尧 D 断裂脱落袁 从形貌上看袁 应为受到过应力拉脱的结果遥 对应焊盘 A尧B尧 D 的引出线断开袁 部分引出线的断口有明显的颈缩变细特征袁 应为样品在拆卸时受到损伤而拉伸断裂的结果遥 此类样品已无法分辨其初始断口 渊指器件未拆卸时已存在的断口冤遥 典型的形貌如图 6所示遥 另外袁 其余样品沿斜对角方向固定的引出线均存在断开遥表 1测试参数编号A-BC-DF1#开路导通1#开路开路2#开路开路3#开路开路4#开路开路5#开路开路6#导通导通7#导通开路8#导通开路9#开路开路G1#导通导通G2#导通导
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