焊錫膏產(chǎn)生錫須的成因以及預(yù)防抑制措施

上一篇文章我們講到了焊錫膏在焊接后有可能出現(xiàn)錫須生長(zhǎng)的情況。晶須是導(dǎo)電的金屬絲，自發(fā)的從電子或者電氣產(chǎn)品的焊盤生長(zhǎng)出來(lái)的。比如：電子器件端子，金屬屏蔽殼等。最容易生產(chǎn)晶須的金屬包括錫、鎘、鋅等，最著名的就是錫須了，小鵬汽車就曾因逆變器產(chǎn)生錫須可能造成短路而召回了一萬(wàn)多輛汽車。

現(xiàn)如今的科技產(chǎn)品大多需要焊錫膏等焊接材料來(lái)實(shí)現(xiàn)電通路，其中焊錫膏是使用最多的，如果不多加注意，放任錫須的產(chǎn)生，可能會(huì)帶來(lái)隱患，今天綠志島來(lái)帶大家了解下錫須的成因以及解決辦法。

一、錫須的性質(zhì)及成因

錫須是一種純錫或者高錫含量物體上自發(fā)形成的表面缺陷，錫須的產(chǎn)生原因，目前業(yè)界對(duì)其原理還沒(méi)有定論，但一般認(rèn)為是因?yàn)閮?nèi)層錫的應(yīng)力所引起的。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，錫須的生長(zhǎng)是從純錫電鍍層上開(kāi)始的，一旦生長(zhǎng)過(guò)程開(kāi)始，錫須就從“下部”開(kāi)始生長(zhǎng)，而且材料的供給是從一個(gè)較大的區(qū)域中通過(guò)錫原子擴(kuò)散供給的，所以在錫須的根部并不存在層厚的減少，生長(zhǎng)的方向有時(shí)可能突然發(fā)生變化，從而導(dǎo)致錫須的彎曲。

二、錫須的危害

1.殘屑污染

由于機(jī)械沖擊或震動(dòng)等會(huì)造成錫須從鍍層表面脫落，形成殘屑。一旦這些殘屑導(dǎo)電物質(zhì)顆粒自由運(yùn)動(dòng)，將會(huì)干擾敏感的光信號(hào)或微機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行，另外殘屑也可能造成短路。

2.短暫性短路

當(dāng)錫須所構(gòu)成的短路電流超過(guò)其所能承受的電流（一般30mA）時(shí)，錫須將被熔斷，造成間斷的短路脈沖，這種情況一般較難被發(fā)現(xiàn)。

3.永久性短路

當(dāng)錫須生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后，會(huì)使兩個(gè)不同的導(dǎo)體短路。低電壓、高阻抗電路的電流不足以熔斷開(kāi)錫須，造成永久性的短路。當(dāng)錫須直徑較大時(shí)，可以傳輸較高的電流。

4.真空中的金屬蒸汽電弧

在真空（或氣壓較低）條件下，如果錫須傳送電流較大（幾個(gè)安培）或電壓較大（大約18伏），錫須將會(huì)蒸發(fā)變成離子并能傳送幾百安培的電流，電流電弧的維持依靠鍍層表面的錫，直到耗完或電流終止為止。這種現(xiàn)象容易發(fā)生在保險(xiǎn)管等器件內(nèi)或線路斷開(kāi)時(shí)，曾經(jīng)有一商業(yè)衛(wèi)星發(fā)生此種問(wèn)題，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離軌道。

三、錫須的預(yù)防和抑制措施

由于錫須的出現(xiàn)是一段較長(zhǎng)的時(shí)間，并且出現(xiàn)后可能造成嚴(yán)重危害，因此解決錫須問(wèn)題需要從預(yù)防和抑制錫須生長(zhǎng)開(kāi)始。到目前為止普遍有效的方法還不是很明確，不過(guò)一般都是盡量避免焊錫鍍層內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。

1.在錫中加入少量其他金屬元素防止錫須的產(chǎn)生，如鉍、銻等。向焊料中增加一定量的第三種元素，可以減少錫須生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。

2.優(yōu)化回流曲線，釋放多余的熱應(yīng)力。將直接電鍍的純錫鍍層進(jìn)行回流熔化，或通過(guò)電鍍后的烘烤處理（在惰性氣體中），釋放其內(nèi)部應(yīng)力。鍍層在回流時(shí)熔化，再凝固后的顯微組織與先前不同，內(nèi)部應(yīng)力得到有效釋放，會(huì)減緩錫須生長(zhǎng)。

3.使用較厚的純錫鍍層。研究報(bào)告表明，純錫鍍層越厚，越能有效防止錫須的生長(zhǎng)，一般要求最好厚度大于10um，但厚度的增加會(huì)影響器件的成本。

4.減少鍍層在潮濕空氣中暴露，防止生成過(guò)多的氧化物，有利于減少鍍層內(nèi)部的壓應(yīng)力。

5.不同電鍍而采用熱浸鍍層。熱浸鍍層的內(nèi)部應(yīng)力較小，會(huì)減緩錫須的生長(zhǎng)。

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