錫鬚(tin whisker),元器件製造在導入無鉛化的過程當中,為了維持零組件的可焊性常以鍍純錫來取代原用的錫鉛,但是經過一段時間之后,在常溫底下純錫鍍層就會長出樹枝狀的突出物,稱之為錫鬚(晶鬚),錫鬚與大家常說的離子遷移是完全不一樣的東西,請大家要注意,如果錫鬚的長度太長,會造成導體或零組件之間的短路,目前已經訂定出相關的錫鬚檢測標準還有錫鬚的環境試驗測試方式 可協助相關企業測試錫鬚的抑制方式,以及避免錫鬚的方法以符合相關無鉛製程的重金屬的要求與標準,在高密度構裝的電子產品裡面(手機、PDA、MP3、汽車電子等),錫鬚的要求更是刻不容緩,美狮贵宾会科技希望透過相關資料的收集與整理,幫助客戶盡快導入錫鬚試驗,提升與強化企業本身的競爭力。

(一)影響錫鬚成長的因素包括有13種
1. 晶粒大小
2. 殘存應力
3. 外部應力
4. 有機物包括:碳、硫、氧…等
5. 氫,水聚集
6. 熱應力
7. 電場和磁場
8. 成核
9. 電鍍液
10. 電鍍條件:電流密度、電鍍脈沖
11. 溫度
12. 濕度
13. 時間
1.錫鬚容易生長的原因:
1. 光亮的錫容易有錫鬚生長
2-1. 純錫表面容易受到自然晶體增長的攻擊
2-2. 錫純度越高,形成錫鬚的機會就越大
3. 化學應力是造成錫鬚自發性成長的最重要的驅動力
2.錫鬚定義:
A. 長>10um
B. 有一致橫切面形狀
C. 有陵有角
D. 長/寬比>2
E. 有條紋狀
3.錫鬚的長度計算方式:
A. JEDEC-22A121量法
B. JEDEC-201&IEC量法
4.錫鬚長度的限制:
<25um、<30um、<45um、<50um、<60umJESD201對于錫鬚長度的要求,依據試驗方法不同,其長度也有所不同。
(二)錫鬚的抑制或降低方式目前可整理出9種方式
1. 在銅金屬和錫之間加一層阻擋層,如鎳層
2. 銅→鎳→鈀→金(形成阻礙層)
3. 使用鎳鈀金的導線架(lead frame)
4. 鍍霧面錫(5um)
5. 鍍錫(10um)
6-1. 噴霧錫或鍍錫(8~12um)經24小時內,淬(退)火(150℃)1~2小時后(烘處理
Post baking)
6-2. 鍍錫(>7.5um)+后烘處理
7. 調高鍍錫中銀的含量
8.焊接工藝中引入的溫度應力應該盡可能低
9. 降低純錫的銅含量或接觸到銅
(三)錫鬚試驗方式介紹:
1. 室溫環境儲存:
1. 辦公室室溫,1000h
2. 20~25℃/30~80%R.H, 1500h、4230h
2.高溫環境儲存:
1. 55℃/2years、3400h
2. 90℃/400h
3.溫濕度儲存:
1. 50℃/85%R.H, 1500h
2. 51℃/85%R.H, 3000h
3. 55℃/80~95%R.H, 4230h
4. 55℃/85%R.H, 2000h、4000h(1000h檢查一次)
5. 60℃/85%R.H, 4000h
6. 60℃/87%R.H, 3000h
7. 60℃/90±5%R.H, 3000h
8. 60±5℃/93(+2/-3)%R.H, 1000h、4000h
9. 60℃/95%R.H, 1000h、1500h
10. 85℃/85%R.H, 500h±4h
4.溫度沖擊(TST):
1. -55(+0/-10)℃←→85(+10/-0)℃, 20min/1cycle, 1500cycles(500cycles檢查一次)
2. 85±5℃←→40(+5/-15)℃, 20min/1cycle, 500cycles
3. -35±5℃←→125±5℃, 駐留7min, 500±4cycles
4. -55(+0/-10)℃←→80(+10/-0)℃, 駐留7min, 20min/1cycle, 1000cycles
5.溫度循環(RAMP):
1. -40℃(30min)←→85℃(30min), RAMP: 5℃/min), 2000cycles
2. -40℃(15min)←→125℃(15min), RAMP: 11℃/min), 500cycles
3. -40℃(15min)←→125℃(15min), RAMP: 15℃/min), 54290cycles
(四)試驗設備:
A. 恒溫恒濕試驗箱
B. 溫度沖擊試驗箱
C. 溫度循環試驗箱