电子设备行业

识别触须的原因并克服检查问题

“触须”会导致电子设备的短路和其他问题，需要采取对策来防止它们的发生。本节解释须的原因、生长机制、环境以及各种须的评估测试。本节还介绍了KEYENCE最新4K数字显微镜的使用实例，以改善使用传统光学显微镜或扫描电子显微镜(sem)时观察锡晶须的问题。

胡须的问题和原因
锡晶须的测试、观察和评价
晶须观察与评价应用实例
- 用sem观察锡晶须存在问题的解决方案
- 用显微镜观察锡须问题的解决方法
锡晶须观察新标准

胡须的问题和原因

晶须是一种金属形成长晶须状突起的现象，最常发生在镀锡和镀锌层上。如果焊盘和焊盘之间的晶须生长并连接，就会导致短路。

胡须的问题和历史

短路会导致电气产品或设备故障。欧宝官网开户
1946年，由于使用镀镉可变电容器的收音机发生短路，导致市场上的许多产品出欧宝官网开户现故障。这就把聚光灯对准了镉须。
20世纪50年代，人们在合金中加入少量铅，以减缓晶须的生长，这种对策得到了广泛推广。从2000年开始，随着产品中禁止使用铅的趋势，镀锡开始使用。欧宝官网开户然而，锡的使用导致了触须，从手表到核反应堆，甚至是美国国家航空航天局(NASA)的卫星和航天飞机等产品都出现了故障，导致人欧宝官网开户们重新关注于识别和消除触须。

胡子的原因

人们认为胡须的形成主要受到以下因素的影响:

金属间化合物中的扩散
电化学腐蚀*
外部的压力
由于热膨胀系数的不同而产生的应力

由于许多其他可能的因素，髯须的潜在机制仍不清楚。

电偶腐蚀，也被称为双金属腐蚀，发生在两种或两种以上不同的金属接触时，它们之间存在电位差。

有胡须的环境

锡晶须和锌晶须因其原子在室温下活跃扩散而易于形成和生长。以下是可能出现须的典型环境条件:

室温
温度循环
氧化和腐蚀
外部压力
电迁移*

晶须是在具有高电流密度的半导体或特殊封装(如倒装芯片封装)中由于电迁移而产生的。

电迁移是指通过集成电路的电流引起的金属原子的迁移。例如，在铝线中，由于铝原子沿电子流方向移动，阳极处可能会出现晶须和突起。

锡晶须的测试、观察和评价

由于锡须的出现和生长尤其会导致电气和电子产品失效，因此进行了各种测试、观察和评估以实施对策。欧宝官网开户本节介绍用于评价锡须的典型试验和条件。

锡晶须评价试验实例

下面给出了目前用于评价锡晶须的测试类型和条件的例子。

室温贮存试验: 观察金属间化合物扩散对锡晶须生长的影响
环境:30±2°C/60±3%RH，时间:4000小时

恒温恒湿试验: 观察由于电偶腐蚀而生长的锡晶须
环境:55±3℃/85±3%RH，时间:2000小时

温度循环测试: 观察由于热膨胀系数不同而产生的锡晶须的生长
环境:低温−55±5℃或−40±5℃/高温85±2℃或125±2℃，循环次数:2000次

外部压力测试: 观察由于外部应力影响而生长的锡晶须
类型:连接器接合试验(使用实际产品)、负载试验(使用直径0.1 mm的氧化锆球，300 gf欧宝官网开户负载500小时)

关键对策——放大观察和评估

在每次试验中，通过放大观察对锡晶须的发生和生长情况进行分析和评估，可以提前了解产品失效风险，并采取积极的应对措施。通过放大的观察和分析，可以在产品投放市场之前了解风险并采取相应的对策。例如，选择不同的材料或改变电路设计可以影响晶须的出现。
对于传统的锡晶须放大观察，一般采用光学显微镜或扫描电子显微镜(sem)。sem使用一束波长较短的电子束来进行纳米级的观察，而不是光。但近年来，随着光学系统和图像处理技术的突破，数字显微镜的发展使得观察图像清晰，操作简单。这种数字显微镜可以有效地观察和评价锡须，图像清晰。