錫須現象解析

在電子制造領域，錫須是一種常見的物理現象，表現為在錫質表面自發生長的細長晶體。這些晶體類似于晶須，能在多種金屬表面形成，但以錫、鎘、鋅等金屬最為常見。錫須的形成對那些選擇錫作為電路連接材料的制造商來說，是一個需要特別關注的問題。

錫須的特性與成因

錫須通常在純錫或含有高比例錫的物體表面自然形成，是一種表面缺陷。盡管其形成的具體機制尚未完全明確，但普遍認為與錫內部的應力狀態有關。錫須的生成往往始于電鍍層，可能由錫原子的擴散引起，且根部不會出現層厚減少，生長方向可能會發生突變，導致晶體彎曲。錫須的生長速度通常較慢，但在特定條件下，這一速度可能會急劇增加。

錫須的潛在風險

1.污染與短路

錫須可能導致電子器件內部的污染和短路問題。由于機械沖擊或振動，錫須可能會從表面脫落，干擾敏感的光電信號或微機電系統，甚至引發短路。錫須引起的短路可能是暫時性的，也可能是永久性的，具體取決于電流和電壓的大小。

2.真空中的電弧現象

在真空或低氣壓環境下，錫須可能會因為電流或電壓的作用而蒸發，形成金屬蒸汽電弧。這種情況在某些商業衛星中已有發生，導致衛星運行軌道發生偏移。

錫須的防控策略

鑒于錫須形成的時間較長，且可能帶來嚴重后果，因此，從源頭上預防和抑制錫須的生長顯得尤為重要。目前，雖然缺乏明確的預防方法，但一般建議減少焊錫鍍層內部的壓應力。一些可能的解決方案包括：采用霧錫電鍍、進行高溫退火處理、添加有機金屬化合物、在錫和銅之間加入阻擋層，以及在錫中摻雜鉛或黃金等。

錫須生長的成因分析

1.應力類型分析

錫須的生長可視為一種應力釋放的方式，涉及的應力類型主要有機械應力、熱應力和化學應力。其中，化學應力是導致錫須自發生長的主要因素，尤其是錫與銅之間的金屬互化物反應。

2.錫須生長的試驗方法

錫須的生長可以通過多種環境試驗方法進行加速模擬，包括高溫高濕、冷熱沖擊、室溫以及施加縱向壓力等。這些試驗有助于評估不同條件下錫須的生長情況。