PCBA中锡须的原由以及处理方法

文章来源：金鉴可靠性实验室

锡须现象及其对电子产品的潜在影响

锡须，一种在电子产品中可能自然形成的细丝状金属生长物，通常在锡或其合金表面出现。这种现象在电子制造业中引起了广泛关注，因为它可能对产品的可靠性和安全性造成影响。

什么是锡须？

锡须是自发从锡或高锡含量物体表面生长出来的细小晶体。这种现象在锡、镉、锌等金属上较为常见，但在铅、铁、银、金、镍等金属上则较为罕见。锡须的形成通常与材料的柔软性、延展性和低熔点有关。锡须分为以下几种形态：

锡须的形成原因

尽管锡须的确切形成机制尚未完全明确，但普遍认为它与材料内部的应力有关。锡须的生长可能始于电镀层，通过锡原子在较大区域的扩散来供给材料，导致根部区域的层厚不会减少。生长速率受多种因素影响，包括电镀化学过程、镀层厚度、基体材料、晶粒结构和存储环境等。

锡须的危害

锡须可能导致多种问题，包括残屑污染、短暂性或永久性短路，以及在特定条件下可能引发的金属蒸汽电弧。这些问题可能会干扰电子信号、造成设备故障，甚至影响卫星等重要设备的运行。

预防和抑制锡须的措施

鉴于锡须可能带来的风险，制造商采取了一系列预防和抑制措施，包括改变锡的结晶结构、进行热处理、使用特殊的电镀工艺，以及在锡和铜之间添加阻挡层等。此外，添加少量的铅或黄金也被证明可以抑制锡须的生长，尽管铅的环境影响需要考虑。

锡须生长的应力类型

锡须的生长与多种应力有关，包括机械应力、热应力和化学应力。化学应力，特别是由锡和铜之间的金属互化物反应产生的应力，被认为是锡须自发生长的主要原因。

锡须观察的试验方法

为了评估锡须的风险，制造商采用了多种环境试验方法，包括高温高湿、冷热冲击和室温条件下的锡须生长测试。这些测试有助于了解锡须在不同环境下的生长行为。

建议的锡须解决方法

金鉴可靠性实验室专门提供PCB失效分析服务，致力于改善产品品质，服务电力电子产业链中各个环节，使产业健康发展。我们拥有专业的解决方案专家顾问、质量工程师团队及高精度PCB产品检测设备，具有精湛的技术与经验。解决锡须问题的建议方法包括改进镀层工艺、增加锡层厚度、进行退火热处理，以及使用雾面锡等。这些方法旨在减少锡须的生长概率，提高电子产品的可靠性。