对于一名设计工程师往往关注更多的是电路设计,从而常常忽略了工艺设计,今天所要分享的便是大部分工程司都会忽略的锡须问题:
1、什么是锡须?可能很多工程师还不是很清楚锡须到底是什么东西,从字面上可以看出锡须就是锡的胡须,又名晶须,而这个胡须并不是所有的锡都会长,在含铅技术中,金属锡须的问题没有被大多数人重视,因为大约>3%的含铅量就能够很好的组织金属须的生长。这一头疼的问题始于浩浩荡荡的无铅工业革命,当人们享受着无铅工艺带来的各种安全和便利的同时也不得不忍受锡须问题的产生。
2、锡须有什么危害?锡须的产生周期是非常漫长的,三五年甚至十年,通常长度也只是um级别,但即使这样这些小小的导电体,常常会给很多系统带来短路损坏的重大问题,而一旦拆解问题又无法恢复,这一问题苦恼了一众工程师。
3、锡须产生的原因和影响因素?锡须仅在镀层表面生长,材料来源于中间镀锡层。内部应力、外部机械应力、晶格结构、镀层类型和厚度、基体材料、温度和湿度是影响锡须来释放镀层的内部应力的主要因素。贝尔实验室研究证实压应力将加速亮锡表面锡须的生长,拉应力将阻值其生长。
4、锡须的抑制对策?随着人们对锡须的认知,针对锡须的对策也越来越多,详细的陈述如下:
a、在锡中加入少量其他金属元素,防止锡须的产生,如铅铋锑等。可以减少锡须生长的驱动力,减缓沉淀相或减弱氧化层的保护性质。 b、采用暗锡镀层,亮锡镀层的晶粒尺寸一般小于1um,比较有利于锡须的生长而暗锡镀层的晶粒尺寸一般大于1um,镀层的内应力较小,锡须生长的几率较小。 c、使用较厚的纯锡镀层。研究报告表明,纯锡厚度越厚,越有效抑制锡须的生长,一般要求最好厚度大于10um。 d、不同电镀而采用热浸镀层。热浸镀层的内部应力较小,会减缓锡须的生长。 e、将直接电镀的纯锡镀层进行回流熔化,或通过电镀后的烘烤处理(在惰性气体中),释放其内部应力。镀层在回流时熔化,再凝固后的显微组织与先前不同,内部应力得到有效的释放,会减缓锡须生长。 f、使用下镀层,减少锡须的发生。当使用的基体材料为黄铜时,会加速锡须的生长,因此使用镀锡镀层时有必要使用镍作为下镀层,隔离层组织铜向锡层扩散,消除了锡须生长的驱动力。 g、较少镀层在空气中暴露,防止生成过多的氧化物,有利于减少镀层内部的压力。 h、防止纯锡D镀层受到外界机械应力或受到刮擦,外界机械应力或刮擦会在镀层表面形成薄弱区域,在内应力的作用下,锡须易于从这些薄弱区域生长出来。 i、较少纯锡镀层在潮湿空气中暴露,因为潮湿空气有助于锡须的稳定生长。 |