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在電子工業(yè)中鉛和錫是最為廣泛使用的幾種金屬之一，而且這兩種金屬結合在一起使用，往往在性能會與單獨使用呈現(xiàn)出不同迥異的特性。但是由于鉛對自然和人類健康的危害，鉛在電子產(chǎn)品中的應用正在逐漸減少。隨著無鉛化運動的發(fā)展，一種由于單獨使用錫造成的設備故障正逐漸為人們所認知。上有很多實例，如：1998年5月19日美國Galaxy IV通訊衛(wèi)星上的主控制微處理出現(xiàn)故障，導致面積通訊中斷，事后發(fā)現(xiàn)是衛(wèi)星上鍍錫繼電器上的錫須導致短路，使得整個衛(wèi)星失控。 一、什么是錫須 錫須是錫表面逐漸生長出的單晶態(tài)須狀物。這種錫須長度一般在1mm以下，但也有超過10mm的報道。直徑一般為1~3μm，最大可以到10μm。 二、錫須的危害 為了改善電子元器件的可焊性，錫往往作為電子元器件焊盤的表面鍍層或BGA的焊球的主要成分。因此在經(jīng)過數(shù)以年計的錫須生長后，可能會造成短路。引起系統(tǒng)故障。 另外由于錫須比較細，當流過大電流時會熔斷，可能會造成數(shù)字邏輯錯誤。如果在真空或低氣壓大電壓的情況下，錫須甚至會導致輝光放電，引發(fā)更大的次生危害。在微機電系統(tǒng)和機械機構間的錫須會形成碎屑，影響機械部件的運動，并容易造成磨損。 三、錫須產(chǎn)生的機理 目前錫須生長的機理學術界還存在爭論。但是，大家基本上認為錫須是由于錫在內(nèi)部應力作用下，在表層擠出來的。這種應力有的是來自機械加工時的積壓、折彎，有的是來自內(nèi)部金屬間化合物的生成與積壓。 四、錫須風險的規(guī)避 隨著對錫須研究的深入，為了規(guī)避錫須風險，業(yè)界也提出了一些對策。 1、加入鉛 鉛對抑制錫須有明顯的作用。較低含量的鉛就可以顯著的抑制錫須的生長。但是這種方法是以不符合RoHS等環(huán)保要求為代價的。因此只有少數(shù)對可靠性要求極高的場合，如航天、軍工領域還在這么用。 2、引入阻擋層 有研究認為，來自金屬間化合物的應力是造成錫須的一個因素，特別是在黃銅基材上形成的如Cu6Sn5之類的金屬間化合物會加速錫須生長。因此需要在基材與表面錫鍍層間加入一個阻擋層，以減少應力的產(chǎn)生。業(yè)界最常用的阻擋層金屬就是——鎳。 3、采用霧錫電鍍（natte finish）技術 金屬表面錫鍍層內(nèi)部的應力與錫晶體的晶粒大小有一定關系。晶體越小，越容易產(chǎn)生錫須。因此現(xiàn)在主要元器件廠家引腳鍍層技術都是采用了霧錫電鍍，其晶粒尺寸在1μm以上。比較全面的介紹，這種電鍍的管腳一般沒有光亮的反光，因此有的地方也稱為暗錫鍍層。 4、進行退火處理 為了消除元器件在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的應力，電子元器件廠家也有采用退火處理的方法來消除內(nèi)部應力。 5、熱浸鍍 熱浸鍍過程內(nèi)部應力較少，可以減少錫須的發(fā)生，但是這種方法多用于引腳比較大的電子元器件如變壓器的處理。 6、避免使用錫 盡管除了錫以外，其他還有幾種金屬也會產(chǎn)生晶須現(xiàn)象。但是錫是最容易引發(fā)晶須的金屬之一了 |
