镀锡最难解决的晶须不良对策

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文章来源：转发自“乐将电镀资讯”    阅读：6127    添加时间：2020/5/20 14:51:46

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首先我们要了解一下什么是晶须？


晶须是镀后通过自然生长，在金属产品表面上生成的长针状或节状金属单晶的现象。这种晶须最让人头疼的是它在电子电路之间生长，这会导致短路使设备不工作 。经我们电镀从业者多年的研究结果表明这种不良产生原因主要来自于以下：


1. 电镀后各金属间化合物/扩散的影响


2. 电镀后各金属电位差产生的原电池腐蚀影响


3. 由于热膨胀系数不同而引起的应力的影响


4.  外应力的影响
 
 

 下表显示了当前大家正在研究的晶须测试方法和晶须发生情况。

晶须测试结果图

那要怎么来控制这类晶须呢？


通过深入与国内外电镀大师交流请教学习，我们乐将团队帮大家总结以下3个措施建议大家可往这些方向去尝试抑制锡晶须。




（1）：改变打底镀层工艺类型来改善
通过改变打底镀层的类型（通常是镍或铜镀层），我们可以看到金属间化合物的生长或扩散速率存在很大的差异。


 下面2张图展示对比出了镍和铜底镀层之后镀锡层的SEM观察照片，在室温20000Hr放置后对纯锡镀层的蚀刻。在使用镀铜打底层的情况下，铜锡化合物沿着锡的晶界呈“驼峰”形状生长，而使用镀镍层打底的则以薄箔的形式生长。


所以从此我们可推测通过镀镍打底镀层获得的晶须抑制效果较理想是因为镍锡化合物层是以薄箔状生长，从而缓解了纯锡镀层的内部应力。

2）：.利用镀锡合金镀层来改善


在镀锡工艺中添加第二金属的方法也被认为是抑制晶须或提高焊料润湿性的有效方法。下图展示出了各种基于Sn的镀覆，将其置于室温20000Hr并进行蚀刻处理之后观察化合物层的生长的结果。 

第二种金属的添加显示出Sn化合物生长的巨大差异。在Sn-Pb镀层和Sn-Bi镀层中，“驼峰形”化合物的粒径小于Sn镀层，在Sn-Cu镀层中，其呈“柱状”生长而不是“驼峰形”。您可以看到它们的运行生长状况。通过室温存储测试的结果表明：每种晶须的晶须控制效果均大于镀纯锡。另外，通过配合我们乐将团队第一点介绍的打底镀层可以更进一步改变Sn基镀层的化合物形成状态或扩散行为，从而可以获得更高的晶须抑制效果。






（3）：加强电镀后的后处理来改善


电镀后进行热处理（退火处理）也是有效的。下图显示了在产品上进行镀锡后（是否进行后处理）在室温下放置20000Hr后化合物层生长的对比结果。表明，热处理抑制了Cu 6 Sn 5化合物的生长。

我们乐将团队在本篇文章介绍了可以通过改进诸如“打底镀层”，“合金锡镀层”和“后处理”之类的方法来抑制金属间化合物的生长。此外有些产品使用环境与要求不同还会产生如“由腐蚀引起的晶须”，“由热膨胀系数不同引起的晶须”和“由外应力引起的晶须”会有许多形形色色不同的不良发生，需要各位同仁再采取更针对性的改善工艺和方法，如有兴趣可以联系我们，也可以进入最专业电镀论坛与各位大师一同来交流解决。

转发自“乐将电镀资讯”

晋江市时利和五金实业有限公司。

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