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錫的晶須問題

發表時間:2020-04-24 16:12

晶須(Whisker)是指從金屬表麵生長出的細絲狀、針狀單晶體,它能在固體物質的表麵生長出來,易發生在Sn、Zn、Cd、Ag等低熔點金屬表麵,通常發生在0.5-50um、厚度很薄的金屬沉積層表麵。典型的晶須直徑為1-10um、長度為1-500um。

由於無鉛元件引腳表麵的鍍層大多采用鍍錫工藝,因此,無鉛產品錫晶須生長的機會和造成危害的可能性遠遠高於有鉛產品。Sn晶須的生長速度與溫度和潮濕環境有關,Sn晶須的生長速度隨溫度的升高、濕度的增加而加快。

抑製Sn晶須生長的措施:

1、鍍暗Sn:傳統鍍Sn工藝為了增加鍍層的光澤,一般都要添加一些增光劑(所謂的鍍亮Sn),亮Sn容易生長Sn晶須,鍍Sn不加增光劑(鍍暗Sn),對抑製Sn晶須生長有一定的效果。

2、熱處理:表麵鍍層的熱處理有三種方法:退火(Annealing)、熔化(Fusing)和回流(Reflow)。後兩者實際上是將鍍層熔化再凝固,較為常用的是退火的方法。鍍Sn後放在烘箱中烘150℃/2h或170℃/1h,就可以達到退火的作用;鍍Sn後回流一次,可以將鍍層熔化再凝固;不采用電鍍,采用熱浸(Hot  Dip),也是一種有效的抑製Sn晶須的方法。

3、中間鍍層:中間鍍層是指在鍍Sn前先鍍一層其他金屬元素作為阻擋層,然後再鍍Sn。常用的中間層材料為Ni和Cu。其中Ni較為常用,Cu一般用於黃銅或鐵基板。

4、鍍層合金化:在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金屬元素可以有效抑製Sn晶須生長。目前日本、韓國的無鉛元件焊端和引腳有采用Sn-Bi或Sn-Ni鍍層的。

5、增加鍍Sn層厚度:增加鍍Sn層厚度可以起到抑製Sn晶須生長的作用。一般增加Sn層厚度8-10um。