【技術(shù)解析】錫膏技術(shù)破局錫晶須
守護(hù)電子制造可靠性
?? 微觀機(jī)理 · 應(yīng)力控制 · 解決方案
一、錫晶須的形成與生長(zhǎng)條件
錫晶須是從錫或鍍錫金屬表面自然生長(zhǎng)出的須狀純錫晶體，其形成過(guò)程涉及金屬晶體的物理位移，通常由焊接后的應(yīng)力引起。其生長(zhǎng)是一種在應(yīng)力梯度作用下的室溫蠕變行為，需要同時(shí)具備三個(gè)條件：
-
1. 應(yīng)力源：
這是錫晶須生長(zhǎng)的動(dòng)力來(lái)源，像 Cu/Sn 界面間形成的金屬間化合物 Cu6Sn5 對(duì)錫層產(chǎn)生的壓應(yīng)力就是常見的應(yīng)力源。 -
2. 氧化層束縛：
為錫原子的擴(kuò)散和聚集提供了一定的空間限制。 -
3. Sn原子長(zhǎng)范圍擴(kuò)散：
使得錫原子能夠在應(yīng)力作用下移動(dòng)并形成錫晶須。
二、錫晶須的形成機(jī)理
錫須的生長(zhǎng)機(jī)理尚未完全明了，但研究表明，鍍層內(nèi)部的壓應(yīng)力是錫須生長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。具體來(lái)說(shuō)，在電子制造中，錫與銅之間會(huì)相互擴(kuò)散，進(jìn)而形成金屬間化合物（IMC）。這一過(guò)程會(huì)使錫層內(nèi)應(yīng)力迅速增大，促使錫原子沿著晶體邊界擴(kuò)散，從而產(chǎn)生錫須。
壓應(yīng)力的來(lái)源多樣，包括：
- ● 機(jī)械應(yīng)力：可能來(lái)自于元器件安裝時(shí)的擠壓。
- ● 熱應(yīng)力：在電子產(chǎn)品工作過(guò)程中，因不同材料熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生。
- ● 化學(xué)應(yīng)力：與錫和其他金屬的化學(xué)反應(yīng)息息相關(guān)。
三、錫膏與錫晶須的關(guān)聯(lián)
錫膏的使用與錫晶須的形成有著密切的聯(lián)系。錫膏成分、印刷及焊接工藝等都會(huì)對(duì)錫晶須的形成產(chǎn)生影響：
合金元素的種類和比例、助焊劑的質(zhì)量等都會(huì)改變錫層的晶體結(jié)構(gòu)、內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)以及氧化層的完整性。
錫膏印刷厚度直接決定后續(xù)錫層厚度，過(guò)厚或過(guò)薄都可能增加錫晶須生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)。
回流焊的溫度曲線（升溫速率、峰值溫度、保溫時(shí)間）會(huì)影響 IMC 的形成速率與形態(tài)，進(jìn)而影響錫晶須的產(chǎn)生。
四、晨日科技的應(yīng)對(duì)之道
晨日科技作為電子化工產(chǎn)品領(lǐng)域的佼佼者，針對(duì)錫晶須問(wèn)題，在錫膏產(chǎn)品研發(fā)和工藝控制上采取了一系列有效措施。
（一）錫膏產(chǎn)品研發(fā)
- ? 優(yōu)化合金配比：精心調(diào)配錫膏中合金元素的比例，優(yōu)化錫層的晶體結(jié)構(gòu)。
- ? 嚴(yán)格把控助焊劑：確保優(yōu)質(zhì)的助焊劑在焊接后能在錫層表面形成均勻且穩(wěn)定的氧化層，這層氧化層能束縛錫原子，阻止其隨意擴(kuò)散，進(jìn)而抑制錫晶須的生長(zhǎng)。
（二）錫膏印刷與焊接工藝控制
- ? 精準(zhǔn)控制印刷厚度：憑借先進(jìn)的印刷設(shè)備和精準(zhǔn)的工藝控制，確保錫膏印刷厚度恰到好處，避免因過(guò)厚或過(guò)薄導(dǎo)致應(yīng)力分布不均或累積。
- ? 優(yōu)化回流焊溫度曲線：精心調(diào)試升溫速率、峰值溫度和保溫時(shí)間。緩慢的升溫速率能減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生；合適的峰值溫度和保溫時(shí)間則能保證 IMC 的生長(zhǎng)處于理想狀態(tài)。
錫晶須問(wèn)題可能引發(fā)元件和引線間短路，導(dǎo)致電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障。
晨日科技在錫膏產(chǎn)品和工藝上的持續(xù)創(chuàng)新，為廣大電子制造企業(yè)提供了可靠的解決方案。我們將繼續(xù)秉持專業(yè)、創(chuàng)新的精神，在電子化工產(chǎn)品領(lǐng)域深耕細(xì)作，助力電子制造行業(yè)邁向更高質(zhì)量的發(fā)展階段。
