室溫環境下錫須生長特性與防控策略探究-深圳福英達
室溫環境下錫須生長特性與防控策略探究
在電子制造領域，錫須生長現象一直備受關注。室溫下，錫鍍層表面常常會出現細長且尖銳的錫須，它們不僅影響產品的外觀，還可能引發電路短路，導致設備故障。本文將深入探討室溫錫須的生長特性，分析其在不同基底材料上的表現差異，并提出有效的防控策略。
一、室溫錫須的生長特性
室溫錫須的生長主要呈現為直線狀，但有時也會呈現彎曲形態。圖1-1展示了在沒有加速因素條件下（僅處于25℃左右的室溫），Cu基表面錫鍍層上迅速生長出的錫須。這些錫須的形成是由于Sn鍍層與Cu界面發生反應，形成Cu6Sn5化合物，導致體積膨脹，鍍層內壓力增大，進而促使錫須的生長。此外，生成的錐形Cu6Sn5晶粒也為錫須的生長提供了有利條件。
圖 1-1室溫下 Cu 基表面錫鍍層上的錫須
二、不同基底材料上錫須的生長差異
Ni與Sn的反應速度相較于Cu與Sn的反應速度要慢得多，因此Ni基上鍍錫長錫須的概率遠低于Cu基。然而，值得注意的是，在Ni基上鍍錫形成的鍍層，在高低溫度循環試驗條件下也觀察到了錫須的生長現象。圖1-2所示即為片式電容鎳錫鍍層在-55℃至85℃條件下溫度循環500次后觀察到的錫須生長情況。盡管這些錫須相較于Cu基上的錫須更短、更小，且發生的概率也更小，但仍表明Ni基鍍層上錫須的形成具有一定的傾向性。相比之下，黃銅和42號合金與Sn很難發生反應，因此一般不會在這些材料上看到錫須的生長。
圖 1-2片式電容有Ni阻擋層的錫須生長情況
三、室溫錫須的防控策略
針對Cu基材上錫須的生長問題，可以采取熱處理措施進行防控。通過使整個界面形成層狀化合物，減慢Cu的擴散速度，可以有效抑制室溫錫須的生長。具體做法是在150℃下進行熱處理或再流焊處理。這種方法能夠降低Cu與Sn之間的反應速率，減少Cu6Sn5化合物的生成，從而減輕鍍層內的壓力，降低錫須生長的風險。另外采用合金鍍層代替純錫鍍層，添加微量元素形成錫合金，抑制錫須生長，如采用SnAgCu合金鍍層。最后可采用表面防護工藝，使用有機涂層覆蓋以及金屬阻擋層隔離環境濕氣與機械應力以及阻斷錫須的擴散路徑。以上都可以抑制錫須的生長措施。
結論
室溫錫須生長現象是電子制造領域中的一個重要問題。通過深入了解錫須的生長特性和不同基底材料上的表現差異，我們可以采取有效的防控策略來降低錫須生長的風險。未來，隨著材料科學和工藝技術的不斷發展，我們有望找到更加高效、環保的錫須防控方法，為電子產品的可靠性和穩定性提供更好的保障。
-未完待續-
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