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元件端头表面处理不再是铅锡，替代的表面涂层有：纯锡、NiPd、NiAu等。纯锡表面处理是使产品失效、影响可靠性的一个重要的因素。1998年秋天，NASA Goddard 空间飞行中心得到报告，轨道上运行的商业卫星由于锡须导致短路而失效。原因是一个继电器引脚采用了纯锡镀层。锡须问题不光是元件的纯锡镀层引起的，确切地说凡涂覆Sn镀层的元件、PCB都会遇到失效问题。

锡须产生的主要原因是Sn原子受到压应力，为了释放这种应力，而朝Sn表面运动而产生的。它不仅与压应力有关，达到一定的压应力后才会生长锡须，而且还和压应力的变化有关，压应力变化最大的地方最容易长。

一般元件都采用Cu引线上镀纯锡，这层Sn很快氧化形成氧化薄膜，但氧化膜并不能完全覆盖在整个锡表面。Cu引脚与纯锡之间形成金属间化合物，如Cu₆Sn₅、Cu₃Sn；这种金属间化合物并不是一个致密的排列，要占据很多的位置，体积比较大。这种金属间化合物发生膨胀，使锡处于受压的状态，为了释放这种压应力，在氧化膜不致密的表面，Sn原子钻了出来，接着又有释放的锡原子进行补充，这样不断释放、补充使之增长。所以金属间化合物的生长，导致锡处于受压的状态，为了释放这种压应力，产生了锡须。这是产生锡须的主要原因。改用无铅材料后，由于高锡含量，更容易出现这样的问题。

n 采用暗锡Murky Tin：亮锡几十年前采用的工艺，在电镀槽中加很多使锡变亮的化学试剂，这些化学物质容易产生锡须，所以不能使用亮锡。

n 大晶粒镀层有利于降低晶须的生长，晶粒要大于2微米，减少晶粒之间的间隙，同时为铜扩散提供较少的边界。大晶粒开始具有典型零值压应力或较低的压应力，当驱动力（压应力）出现时，与小晶粒相比，锡须也需要更多的能量挤压大晶粒才能生长。

n 炭含量要低，一般低于0.05%。镀槽中，镀Sn层中高炭含量导致了高的晶格变形，接着导致高的内部应力，由于炭起作杂质的作用，这一内部应力实际上很可能是压应力。关于压应力与晶须生长之间相对关系，锡表面镀层的高炭含量也可能导致锡须出现。

n 焊料中的Cu含量要低，一般小于0.5 %，因为Cu是加速锡须生长的因素。

n Cu层上镀Ni层，Ni起到阻挡作用，Sn、Cu不能直接发生反应，产生金属间化合物。这是最有效防止锡须的方式，但增加成本，镍的厚度至少1.3-2µm之上，Sn要在1.5µm之上。而且Ni底层的出现并不能保证不长锡须。电镀Ni仅仅延迟了锡须生长。

n 焊料中添加一些合金会减慢锡须的生长。如添加3％左右的Bi，会达到很好的效果。

n 正确选择引线材料。锡须的生长率发现与基材有关，Cu的锡须生长率远远大于C194/51，而C194/51又大于C7025。这是因为锡须的生长可能受到Sn中其他元素的影响，如无铅引线框架封装的镀层，与其它焊料Sn、SnCu、SnBi系统相比，展示了最小的锡须， Cu和42号合金比较，合金42引线框架，似乎没有经历锡须问题。然而没有一个镀层是无锡须的。

在07-5-6，lhkang <[log in to unmask]> 写道：

Dear all,

   五一节快乐,请教下面问题:

1.对无铅的焊接产生的锡须,其产生的机理及防治手段.

2.对于防静电方面,如果员工有佩戴防静电手环(测试OK),防静电工作台面也测试OK.但如果防静电工作台放一块玻璃或压克力板.员工在玻璃或压克力板上进行检查静电敏感元件.请问玻璃或压克力板是否会影响到防静电系统,为什么?


Best Regards!

康来辉(LHKang)
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