焊錫膏產生錫須的成因以及預防抑制措施

上一篇文章我們講到了焊錫膏在焊接后有可能出現錫須生長的情況。晶須是導電的金屬絲，自發的從電子或者電氣產品的焊盤生長出來的。比如：電子器件端子，金屬屏蔽殼等。最容易生產晶須的金屬包括錫、鎘、鋅等，最著名的就是錫須了，小鵬汽車就曾因逆變器產生錫須可能造成短路而召回了一萬多輛汽車。

現如今的科技產品大多需要焊錫膏等焊接材料來實現電通路，其中焊錫膏是使用最多的，如果不多加注意，放任錫須的產生，可能會帶來隱患，今天綠志島來帶大家了解下錫須的成因以及解決辦法。

一、錫須的性質及成因

錫須是一種純錫或者高錫含量物體上自發形成的表面缺陷，錫須的產生原因，目前業界對其原理還沒有定論，但一般認為是因為內層錫的應力所引起的。普遍的觀點認為，錫須的生長是從純錫電鍍層上開始的，一旦生長過程開始，錫須就從“下部”開始生長，而且材料的供給是從一個較大的區域中通過錫原子擴散供給的，所以在錫須的根部并不存在層厚的減少，生長的方向有時可能突然發生變化，從而導致錫須的彎曲。

二、錫須的危害

1.殘屑污染

由于機械沖擊或震動等會造成錫須從鍍層表面脫落，形成殘屑。一旦這些殘屑導電物質顆粒自由運動，將會干擾敏感的光信號或微機電系統的運行，另外殘屑也可能造成短路。

2.短暫性短路

當錫須所構成的短路電流超過其所能承受的電流（一般30mA）時，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現。

3.永久性短路

當錫須生長到一定長度后，會使兩個不同的導體短路。低電壓、高阻抗電路的電流不足以熔斷開錫須，造成永久性的短路。當錫須直徑較大時，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（幾個安培）或電壓較大（大約18伏），錫須將會蒸發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。這種現象容易發生在保險管等器件內或線路斷開時，曾經有一商業衛星發生此種問題，導致衛星偏離軌道。

三、錫須的預防和抑制措施

由于錫須的出現是一段較長的時間，并且出現后可能造成嚴重危害，因此解決錫須問題需要從預防和抑制錫須生長開始。到目前為止普遍有效的方法還不是很明確，不過一般都是盡量避免焊錫鍍層內部產生壓應力。

1.在錫中加入少量其他金屬元素防止錫須的產生，如鉍、銻等。向焊料中增加一定量的第三種元素，可以減少錫須生長的驅動力。

2.優化回流曲線，釋放多余的熱應力。將直接電鍍的純錫鍍層進行回流熔化，或通過電鍍后的烘烤處理（在惰性氣體中），釋放其內部應力。鍍層在回流時熔化，再凝固后的顯微組織與先前不同，內部應力得到有效釋放，會減緩錫須生長。

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

4.減少鍍層在潮濕空氣中暴露，防止生成過多的氧化物，有利于減少鍍層內部的壓應力。

5.不同電鍍而采用熱浸鍍層。熱浸鍍層的內部應力較小，會減緩錫須的生長。

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