摘 要：為了適應電器設備的發展，開關電源電路憑借良好的性能得到了廣泛應用，高頻變壓器作為開關電源電路的重要組成器件，決定了開關電源的質量。高頻變壓器在實際應用中會出現引腳腐蝕故障失效，導致開關電源電路不能正常通電工作。本文通過分析高頻變壓器引腳腐蝕的失效機理，通過對高頻變壓器引腳加錫防護，更改引腳材質，以及涂抹三防膠處理進行整改，使其防護更加可靠，杜絕了引腳腐蝕斷線故障，提高產品的應用可靠性。
關鍵詞：引腳腐蝕;初級線圈;加錫;三防膠;引腳材質;可靠性
0 引言
隨著科技的發展，電器設備使用越來越廣泛，功能越來越強大，體積也越來越小，對電源模塊的要求不斷增加。開關電源具有效率高、成本低及體積小的特點，在電氣設備中獲得了廣泛應用。在開關電源設計中，磁性元件的性能非常重要，而高頻變壓器恰恰是離線式變換開關電源中重要的磁性元件。高頻變壓器引腳腐蝕失效，導致電器電源部分不能正常通電，因此研究其失效機理非常重要。
1 事件背景
在實際應用中，使用高頻變壓器的家用空調外機控制器故障失效突出，其主要故障為引腳腐蝕，分析失效數據，實際使用失效時間并不集中，失效均集中在初級線圈。
2 失效原因及失效機理分析
經過分析發現，高頻變壓器長期在潮濕環境下工作，受外界環境腐蝕物質以及高頻變壓器本身制造差異影響，在初級端高電壓作用下，引腳及銅線產生化學反應，造成初級端引腳及銅線腐蝕生銹，嚴重的導致斷線。高頻變壓器引腳腐蝕如圖1所示，引腳與銅線焊接結合處嚴重腐蝕發綠。
2.1 引腳腐蝕失效模式分析
其失效模式主要存在以下兩種：①引腳腐蝕;②銅線彎折，錫與銅的交界處銅引線腐蝕。
2.1.1 引腳腐蝕
如圖2所示，高頻變壓器引腳鍍層下部腐蝕嚴重，從銹的顏色看，應屬于內部鐵引腳發生了腐蝕現象。而腐蝕部位以上的引腳鍍層完好，這是由于高頻變壓器焊接到PCB板上后，上部引腳鍍層被大量焊錫覆蓋，其鍍層保存完好。
實際中發現，不同廠家、不同批次的高頻變壓器均出現引腳氧化腐蝕生銹現象，導致輸入與輸出電壓不穩定，對后邊的電路器件造成損傷。
2.1.2 銅線彎折處，錫與銅的交界位置銅引線腐蝕
高頻變壓器引腳無腐蝕，但漆包線引線彎折處鍍錫層被腐蝕破壞、漆包線絕緣皮破損，銅線被腐蝕并生成銅綠(即銅銹)，導致銅線斷裂，腐蝕嚴重的導致銅線絕緣漆內部無銅存在，如圖3所示。
2.2 失效品成分測試
2.2.1 PCB板殘留物EDX元素測試
針對售后失效樣件PCB上的藍色殘留物進行EDX元素測試分析，如圖4所示，測試結果顯示PCB板不同位置殘留物測試結果中均顯示有硫(S)元素。
2.2.2 電鏡能譜掃描
對銅引線腐蝕的高頻變壓器進行電鏡能譜掃描測試，如圖5所示，對腐蝕處EDS元素掃描結果可知，有微量的異常元素硫(S)存在。
2.2.3 骨架元素測試
骨架材料為電木，如圖6所示，經電鏡測試該材料中不含有硫等異常元素，可排除骨架材料對漆包線的腐蝕作用。
2.2.4 絕緣漆成分測試
通過對比測試漆包線絕緣漆，如圖7所示，各廠家漆包線絕緣漆成分基本一致，且不同時期差異不大，
2.2.5 絕緣漆厚度測試
對各廠家物料不同生產日期制品絕緣漆厚度進行測試，如表1所示，各廠家漆包線絕緣漆厚度不同時期存在小量波動，B廠家絕緣漆厚度波動稍大些，整體差異不大。
2.3 根據現象及測試結果分析
EDX對PCB主板殘留物元素成分測試結果顯示有硫元素存在，而硫元素在一般性腐蝕過程中會產生一定程度的影響。
硫元素在自然界中以硫化物或單質的形式存在。如果空氣含有的SO2成分較高，在潮濕環境中SO2會與H2O發生化學反應形成亞硫酸H2SO3，經過氧化作用亞硫酸H2SO3會變成硫酸H2SO4，酸雨的形成過程就是這樣。經查閱相關資料，目前我國華中地區已成為全國酸雨污染范圍最大，強度最高的酸雨污染區，西南地區、華東沿海地區次之。這次復核到高頻變壓器引腳腐蝕現象的主要地區為華中地區。結合高頻變壓器引腳腐蝕的圖片，分析引腳腐蝕現象為鐵鍍錫引腳在酸性電解液(潮濕狀態)中構成原電池電化學腐蝕引起。另外，加上使用過程中的高電壓通電狀態，腐蝕速度會加快。
2.3.1 鐵引腳鍍錫結構的電化學分析
對于鐵引腳鍍錫這種結構，從電化學角度看，理論上鍍錫層并不能夠有效保護鐵基材不受腐蝕。Fe/Fe2+的標準電極電位為-0.440 V，Sn/Sn2+的標準電極電位為-0.136 V，即Fe的電極電位比Sn的低，構成原電池后，鐵會優先被腐蝕。所以當鍍錫層質量不高(有孔隙或裂紋)時，鐵引腳比較容易發生腐蝕生銹現象。在引腳鍍層表面質量不高或鍍層部分地方偏薄情況下，引腳處在酸性環境中一定時間后內部鐵基材暴露出，Fe與Sn在酸性潮濕環境中構成電化學腐蝕，Fe的電極電位比Sn的低，構成原電池后，鐵優先發生腐蝕，出現高頻變壓器引腳腐蝕現象。
