錫須的成因及其應(yīng)對策略

錫須現(xiàn)象解析

在電子制造領(lǐng)域，錫須是一種常見的物理現(xiàn)象，表現(xiàn)為在錫質(zhì)表面自發(fā)生長的細長晶體。這些晶體類似于晶須，能在多種金屬表面形成，但以錫、鎘、鋅等金屬最為常見。錫須的形成對那些選擇錫作為電路連接材料的制造商來說，是一個需要特別關(guān)注的問題。

錫須的特性與成因

錫須通常在純錫或含有高比例錫的物體表面自然形成，是一種表面缺陷。盡管其形成的具體機制尚未完全明確，但普遍認為與錫內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。錫須的生成往往始于電鍍層，可能由錫原子的擴散引起，且根部不會出現(xiàn)層厚減少，生長方向可能會發(fā)生突變，導(dǎo)致晶體彎曲。錫須的生長速度通常較慢，但在特定條件下，這一速度可能會急劇增加。

錫須的潛在風(fēng)險

1.污染與短路

錫須可能導(dǎo)致電子器件內(nèi)部的污染和短路問題。由于機械沖擊或振動，錫須可能會從表面脫落，干擾敏感的光電信號或微機電系統(tǒng)，甚至引發(fā)短路。錫須引起的短路可能是暫時性的，也可能是永久性的，具體取決于電流和電壓的大小。

2.真空中的電弧現(xiàn)象

在真空或低氣壓環(huán)境下，錫須可能會因為電流或電壓的作用而蒸發(fā)，形成金屬蒸汽電弧。這種情況在某些商業(yè)衛(wèi)星中已有發(fā)生，導(dǎo)致衛(wèi)星運行軌道發(fā)生偏移。

錫須的防控策略

鑒于錫須形成的時間較長，且可能帶來嚴重后果，因此，從源頭上預(yù)防和抑制錫須的生長顯得尤為重要。目前，雖然缺乏明確的預(yù)防方法，但一般建議減少焊錫鍍層內(nèi)部的壓應(yīng)力。一些可能的解決方案包括：采用霧錫電鍍、進行高溫退火處理、添加有機金屬化合物、在錫和銅之間加入阻擋層，以及在錫中摻雜鉛或黃金等。

錫須生長的成因分析

1.應(yīng)力類型分析

錫須的生長可視為一種應(yīng)力釋放的方式，涉及的應(yīng)力類型主要有機械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力。其中，化學(xué)應(yīng)力是導(dǎo)致錫須自發(fā)生長的主要因素，尤其是錫與銅之間的金屬互化物反應(yīng)。

2.錫須生長的試驗方法

錫須的生長可以通過多種環(huán)境試驗方法進行加速模擬，包括高溫高濕、冷熱沖擊、室溫以及施加縱向壓力等。這些試驗有助于評估不同條件下錫須的生長情況。