电子设备行业

识别晶须原因和克服检查问题

“晶须”会在电子设备中引起短路和其他问题，并需要采取对策以防止它们发生。本节解释了晶须原因，生长机制和环境以及对晶须的各种评估测试。本节还介绍了使用Keyence最新的4K数字显微镜的示例，以改善使用常规光学显微镜或扫描电子显微镜（SEMS）时锡晶须观察的问题。

晶须的问题和原因
锡晶须的测试，观察和评估
晶须观察和评估申请示例
- 使用SEMS的锡晶须观察中问题的解决方案
- 使用显微镜观察锡晶须观察的问题的解决方案
观察锡晶须的新标准

晶须的问题和原因

晶须是一种现象，其中金属形成长晶须样的投影，最常见于锡和锌镀膜上。如果晶须在焊垫之间生长并连接，则可能会导致短路。

晶须的问题和历史

短路导致电气产品和设备的故障。欧宝官网开户
1946年，市场上的产品上有许多失败，这是由于无线电的短路，使用了用镉镀以欧宝官网开户的可变电容器。这使聚光灯放在镉晶须上。
在1950年代，将少量铅添加到合金中，以减慢晶须生长，这种对策扩散。自2000年以来，由于禁止在产品中使用铅的趋势，因此已经使用了锡板。欧宝官网开户然而，锡的使用导致晶须导致从手表，核反应堆，甚至NASA的卫星和航天飞机的产品造成故障，从而导致重新聚焦于识别和消除晶须。欧宝官网开户

晶须的原因

据信，晶须主要是由于以下因素的影响而发生的：

金属间化合物的扩散
电腐蚀*
外部压力
由热膨胀系数差异产生的应力

对于许多其他可能的因素，晶须的潜在机制仍不清楚。

当将两种或多种不同的金属带入电接触中并且它们之间存在潜在差异时，电腐蚀（也称为双金属腐蚀）就会发生。

发生晶须的环境

锡晶须和锌晶须发生并容易生长，因为它们的原子在室温左右积极扩散。以下是可能发生晶须的典型环境条件：

室内温度
温度循环
氧化和腐蚀
外部压力
电气移民*

晶须由于具有高电流密度或特殊包装（例如翻转芯片包装）的半导体中的电迁移而发生。

电迁移是由通过集成电路的电流引起的金属原子的运输。例如，在铝线中，由于铝原子沿电子流动的方向移动，因此可以在阳极处发生晶须和丘陵。

锡晶须的测试，观察和评估

因为尤其是锡晶须的发生和生长会导致电气和电子产品失败，所以进行了各种测试，观察和评估以实施对策。欧宝官网开户本节介绍了用于评估锡晶须的典型测试和条件。

锡晶须评估测试的示例

如下所示，目前为评估锡晶须进行的测试的类型和条件的示例如下所示。

室温储存测试: 观察由于金属间化合物的扩散影响而发生的锡晶须的生长
环境：30±2°C/60±3％RH，时间：4000小时

恒温和湿度测试: 观察由于电腐蚀引起的锡晶须的生长
环境：55±3°C/85±3％RH，时间：2000小时

温度周期测试: 观察由于热膨胀系数差异而导致的锡晶须的生长
环境：低温-55±5°C或-40±5°C/高温85±2°C或125±2°C，循环数：2000

外部压力测试: 观察由于外部压力的影响而导致的锡晶须的生长
类型：连接器参与测试（使用实际产品），负载测试（使用直径为0.1 mm的氧化锆球和300 g欧宝官网开户f的负载500小时）

关键对策 - 放大观察和评估

如果可以在每次测试中使用放大的观察结果分析和评估，则有可能事先理解产品衰竭风险，并对这种风险进行主动对策。放大的观察和分析使人们能够理解风险，并在产品释放到市场之前采取对策。例如，选择不同的材料或更改电路设计可能会影响晶须的发生。
为了传统的放大锡晶须观察，已经使用了一般光学显微镜或扫描电子显微镜（SEM）。SEMS使用具有短波长的电子光束来执行纳米顺序观察。然而，近年来，光学系统和图像处理技术的突破导致了数字显微镜的开发，这些显微镜可以通过清晰的图像和简单的操作进行观察。这种数字显微镜可用于使用清晰图像有效观察和评估锡晶须。