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光亮酸性镀锡常见故障分析和排除:镀锡层长锡须

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-07  浏览次数:4121

锡须是从锡镀层表面自发生长出来的一种细长状的锡结晶,其直径范围为0.3μm~10μm,通常为lμm~3μm,长度范围通常为1mm~lmm,曾有报导最长达到lOmm。纯锡电镀中存在着较多的难题,包括焊接温度高、结晶粗及锡须生长问题等,其中锡须是首要的问题,其影响最大,也最难以解决。由于锡须对电子器件的可靠性影响较大,所以,目前开发无铅化纯锡电镀技术必须首先要解决的是锡须问题。

 

锡须可以呈现各种形态,如直线形、弯曲、扭结甚至环形等,其截面常呈现不规则的形状,外表面有不规则的条纹,就像是从不规则形状的模具中挤压出来的一样。大多数的锡须在其根部存在着凹坑。作为电子器件的可焊性镀层,锡须的存在会引起短路,引发电路故障,使电子器件的可靠性降低甚至还会造成灾难性后果。典型的锡须扫描电镜照片如图6-1所示。

 

 

锡须生成的主要模型有:①重结晶模型,认为锡须是从重结晶的晶粒上生长出来的;②金属间化合物模型,认为在基体与镀层之间的结合处产生某种金属间化合物(如Cu6Sn6),使镀层中产生压应力,从而引起了锡须的生长;③镀层与基体金属之间的热膨胀系数不匹配引发了锡须的生长;④镀层表面锡的氧化物形成,由于其体积变化使得镀层中产生压应力,从而引发锡须的生长,另外,镀层表面锡氧化物存在着缺陷或裂隙,在内部应力的作用下锡被挤压出形成锡须;⑤基体金属原子扩散进人镀锡层,引起镀锡层中产生压应力,导致锡须的生长。按此模型,易于向锡中扩散的金属(如Cu、Zn)作为基体材料时,容易产生锡须;而不易向锡中扩散的金属(如Ni)作为基体材料时则不易产生锡须。此外,镀层表面施加外部压应力、镀层划痕及刮伤、镀件存放环境(温度、湿度等)、镀层厚度(薄易产生锡须,厚不易产生锡须)、结晶(结晶形态、晶粒尺寸、取向等)、电镀条件(电流密度、电镀时间、温度、镀液中杂质等)等均会影响镀层锡须的产生。

 

控制镀层锡须生成的方法主要有:①在纯锡镀层和基体金属之间引入镀镍层,镀镍层作为阻挡层阻止向纯锡镀层中扩散,因而使锡须不易生成;②将纯锡镀层进行退火处理,以消除应力;③用聚合物等在纯锡镀层表面制作共形保护层。此外,采用较厚的纯锡镀层、控制电镀工艺条件、避免镀层表面机械损伤、避免镀层上施加压应力等。

 

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