錫鬚,純錫是電子產品及設備中一種常見的現象

錫鬚(Tin whisker),純錫是電子產品及設備中一種常見的現象。要說明錫鬚是什麼,首先來看晶鬚是什麼。 晶鬚是一種頭髮狀的晶體,它能從固體表面自然的生長出來,也稱為“固有晶鬚”。晶鬚在很多金屬上生長,最常見的是在錫、鎘、鋅、銻、銦等金屬上生長。甚至有時錫鉛合金上也會生長晶鬚,但發生概率較小。晶鬚很少出現在鉛、鐵、銀、金、鎳等金屬上面。一般來說,晶鬚現象容易出現在相當軟和延展性好的材料上,特別是低熔點金屬。

純錫

錫鬚,它是一種單晶體結構,導電。錫鬚的形狀一般是直的、扭曲的、溝狀、交叉狀等,有時也有中空的,外表面呈現溝槽。錫鬚直徑可以達到10微米,長度有時可以達到9毫米以上,其傳輸電流的能力可以達到10毫安培,當傳輸電流較大時,錫鬚一般會被燒掉

 

錫鬚通常只有幾毫米長,但是有些可以長到超過10毫米。錫鬚在電子元件中會引起兩個嚴重的問題:它們會導致電子短路,並且它們會破壞來自其底層的釋放,引起機械破壞。對錫鬚成長因素的缺乏瞭解和判定易長錫鬚的產品的測試方法的缺乏使得純錫互連線路和危險的電鍍物質應用于高可靠性系統,如衛星系統。

 

錫鬚產生的原因

錫鬚生長的速率一般在0.03——0.9mm/年,在一定條件下,生長速率可能增加100倍或者100倍以上。生長速率由鍍層的電鍍化學過程、鍍層厚度、基體材料、晶粒結構以及存儲環境條件等複雜因素決定。錫鬚的生長主要是有電鍍層上開始的,具有較長的潛伏期,從幾天到幾個月甚至幾年,一般很難準確預測錫鬚所帶來的危害。

 

一般來說,錫鬚有如下的產生原因:

1、錫與銅之間相互擴散,形成金屬互化物,致使鍍錫層內壓應力的迅速增長,導致亮錫原子沿著晶體邊界進行擴散,形成錫鬚;

2、電鍍後鍍層的殘餘應力,導致錫鬚的生長。

3、錫鬚的解決方案

 

一般的解決措施

1、電鍍霧錫,改變其結晶的結構,減小應力;

2、在150攝氏度下烘烤2小時退火;(實驗證明,在溫度90攝氏度以上,錫鬚將停止生長)

3、Enthone FST浸錫工藝添加少量的有機金屬添加劑,限制錫銅金屬互化物的生成;

4、在錫銅之間加一層阻擋層,如電鍍鎳層;

5、抑制錫鬚,現發現的最好辦法是在錫中添加鉛。但是由於鉛不環保,所以錫鬚的抑制還需要從其他角度來解決;

6、添加1~2%的黃金,也具有很好的抑制錫鬚的作用。

 

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