錫鬚(晶鬚)試驗(yàn)解決方案

作者:江志宏

露點(diǎn)(Dew Point)

錫鬚(晶鬚)[Whisker]，元器件製造在導(dǎo)入無(wú)鉛化的過(guò)程當(dāng)中，為了維持零組件的可焊性常以鍍純錫來(lái)取代原用的錫鉛，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，在常溫底下純錫鍍層就會(huì)長(zhǎng)出樹枝狀的突出物，稱之為錫鬚(晶鬚)，錫鬚與大家常說(shuō)的離子遷移是完全不一樣的東西，請(qǐng)大家要注意，如果錫鬚的長(zhǎng)度太長(zhǎng)，會(huì)造成導(dǎo)體或零組件之間的短路，目前已經(jīng)訂定出相關(guān)的錫鬚檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)還有錫鬚的環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方式可協(xié)助相關(guān)企業(yè)測(cè)試錫鬚的抑制方式，以及避免錫鬚的方法以符合相關(guān)無(wú)鉛製程的重金屬的要求與標(biāo)準(zhǔn)，在高密度構(gòu)裝的電子產(chǎn)品裡面(手機(jī) 、PDA、MP3、汽車電子..等)，錫鬚的要求更是刻不容緩，慶聲希望透過(guò)相關(guān)資料的收集與整理，幫助慶聲的客戶盡快導(dǎo)入錫鬚試驗(yàn) ，提升與強(qiáng)化企業(yè)本身的競(jìng)爭(zhēng)力。

下方為錫鬚生長(zhǎng)出來(lái)之圖片：

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錫鬚注意事項(xiàng)整理：

01.影響錫鬚成長(zhǎng)的因素包括有13種

晶粒大小
殘存應(yīng)力
外部應(yīng)力
有機(jī)物包括：碳、硫、氧…等
氫，水聚集
熱應(yīng)力
電場(chǎng)和磁場(chǎng)
成核
電鍍液
電鍍條件：電流密度、電鍍脈沖
溫度
濕度
時(shí)間.

■ 錫鬚容易生長(zhǎng)的原因：
1.光亮的錫容易有錫鬚生長(zhǎng)
2-1.純錫表面容易受到自然晶體增長(zhǎng)的攻擊
2-2.錫純度越高，形成錫鬚的機(jī)會(huì)就越大
3.[化學(xué)應(yīng)力]是造成錫鬚自發(fā)性成長(zhǎng)的最重要的驅(qū)動(dòng)力

■ 錫鬚定義：
a.長(zhǎng)>10um
b.有一致橫切面形狀
c.有陵有角
d.長(zhǎng)/寬比>2
e.有條紋狀

■ 錫鬚的長(zhǎng)度計(jì)算方式：
a.JEDEC-22A121量法 b.JEDEC-201&IEC量法

■ 錫鬚長(zhǎng)度的限制：
<25um、<30um、<45um、<50um、<60um JESD201對(duì)于錫鬚長(zhǎng)度的要求，依據(jù)試驗(yàn)方式不同，其長(zhǎng)度也有所不同。

02.各企業(yè)對(duì)于錫鬚的長(zhǎng)度與試驗(yàn)要求都有所不同

JESD22A121(錫和錫合金表面處理的錫鬚增長(zhǎng)測(cè)試方法)

JESD201(錫和錫合金表面處理的錫鬚之環(huán)境接受度需求)

JP002(當(dāng)前通用的錫鬚理論和緩解實(shí)例指導(dǎo)方針)

JESD22-A104C(錫鬚試驗(yàn)檢測(cè)(金像顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、SEM)

03.錫鬚的抑制或降低方式目前可整理出9種方式

■ 錫鬚的9種抑制或降低方式：

1.在銅金屬與錫之間加一層阻擋層，如鎳層
2.銅→鎳→鈀→金[形成阻礙層]
3.使用鎳鈀金的導(dǎo)線架(lead frame)
4.鍍霧面錫(5um)
5.鍍錫(10um)
6-1.噴霧錫或鍍錫(8～12um )經(jīng)24小時(shí)內(nèi)，淬[退]火烘焙(150℃)1～2小時(shí)[后烘處理 post baking]
6-2.鍍錫(> 7. 5um) +后烘處理
7.調(diào)高鍍錫中銀的含量
8.焊接工藝中引入的溫度應(yīng)力應(yīng)該盡可能低
9.降低純錫的銅含量或接觸到銅