压痕导致镀锡元件引线上的锡须形成
微连接讲义-第五章
三、质量检查方法
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质量检查方法
微焦点X射线
用于内引线丝球焊、外引线钎焊接头的缺陷检查
目视
通过对钎焊焊点外观形状、光泽等的观察，判断虚焊、钎料量多少 等 通过图象显示，放大焊点图象
激光-温度响应
用较小功率激光照射已经完成的焊点，根据其热响应判断焊接质量
自动检测
通过计算机图象采集及处理系统，自动判别焊点质量
墓石缺陷
现象
片式元件组装焊接后，一些元件出现一端脱离焊盘并直李起来的现象。
原因
两端的金属化端与钎料的初始润湿不一致
问题：为避免墓石缺陷的发生
是采用共晶成分的钎料还是偏离共晶点成分的钎料？ 是采用慢速加热工艺曲线还是快速加热工艺曲线？
34
可靠性与缺陷
电子封装技术专业
破坏性检查
抽检焊点的强度和组织
37
可靠性与缺陷
电子封装技术专业
微焦点X射线检查方法
丝球焊接头的微焦点X射线照片
QFP器件引线钎焊接头微焦点X射线照片
38
可靠性与缺陷
电子封装技术专业
激光-温度响应方法
红外探头
24
可靠性与缺陷 电子封装技术专业
Flip chip焊点界面的金属间化合物生长
初始状态
200h-150 ℃
500h-150 ℃
25
可靠性与缺陷
1500h-150 ℃
电子封装技术专业 Fra bibliotek老化时间对接头强度的影响
26
可靠性与缺陷
电子封装技术专业
Manson-Coffin方程
N f = C ⋅ Δε
−n p
N f 循环次数
C 常数 f 循环频率
(整理)镀锡工技能等级考试题库-应知
一、填空题：1. 镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜、钝化膜、油膜组成。
②2. 镀锡板的单面镀锡量1磅/基本箱相当于11.2克/米2，相当于镀锡量牌号#100。
③3. 在电镀中常用均镀能力和深镀能力来分别评定金属镀层在其基体上分布的均匀性和完整性。
③4. 镀锡原板用钢大多采用低碳钢，其含碳量一般为0.01% ～ 0.13%。
②5. 镀锡板用钢的化学成分按ASTMA623标准规定可分成L、MR、MC、D型4种。
①6. 梅钢镀锡线可生产的镀锡板表面粗糙度为： B 、R、S、M。
①7. 梅钢镀锡线可生产的镀锡板典型调质度为：T-2.5 、T－3、T－4、T－5。
①8. 梅钢电镀锡机组的长度为165.5米，根据前后顺序，可以分为入口段、工艺段、出口段三个主要部分。
②9. 梅钢电镀锡机组的入口段速度为620米/分，工艺段速度为500米/分。
③10. 梅钢电镀锡机组的出口段速度为650米/分，穿带速度为30米/分。
③11. 入口钢卷小车的横移行程为8300mm，出口钢卷小车的横移行程为10800mm。
②12. 开卷机心轴直径：收缩时约380 mm，满涨时约430 mm，实际直径约420 mm。
④13. 入口有效活套量为600 m，出口有效活套量为324 m。
①14.入口活套内纠偏辊的直径为350mm，辊面长为1400mm。
④15. 入口钢卷卷重最小为7.5吨，出口钢卷卷重最大为_24.15_吨。
③16. 双切剪剪切带钢时，最大剪切厚度为0.80m，最小剪切厚度为0.10m。
②17. 焊缝的质量与焊接时的电阻、电流强度、电极压力有关。
③18. 焊接时，主要控制的焊接参数为：焊接压力、焊接电流、焊接速度、搭接量和压平轮压力。
③19. TMEIC焊机焊轮的直径为_320__mm，其使用极限280mm。
④20. 电镀锡机组设置接地辊的目的是：防止残余电流流向其他工艺段。
①21. MSA又称甲基磺酸。
②22. 圆盘剪的剪切参数管理包括重叠量管理和间隙量管理。
现代电镀网：电镀锡须的产生原因和预防措施
现代电镀网：电镀锡须的产生原因和预防措施
现代电镀网：电镀锡须的产生原因和预防措施锡须的产生原因：
1、锡与铜之间相互扩散，形成金属互化物，致使锡层内压应力的迅速增长，导致锡原子沿着晶体边界进行扩散，形成锡须；
2、电镀后镀层的残余应力，导致锡须的生长。
解决措施：
1、电镀雾锡，改变其结晶的结构，减小应力；
2、在150镀下烘烤2小时退火；（实验证明，在温度90镀以上，锡须将停止生长）
3、限制锡铜金属互化物的生成；
4、在锡铜之间加一层阻挡层，如镍层。
1+X手工焊试题库(附参考答案)
1+X手工焊试题库（附参考答案）一、单选题（共47题，每题1分，共47分）1.在焊接电流相同时,手工钨极氩弧焊的弧光辐射程度()焊条电弧焊的弧光辐射程度。
A、小于B、大于C、等于正确答案：B2.渗透检测不能发现()。
A、表面密集气孔B、内部裂纹C、表面裂纹D、表面锻造折叠正确答案：B3.从事职业活动的人们自觉地遵守职业道德,将规范人们的职业活动和(),最大程度地推动整个社会的物质制造活动。
A、价值观B、报酬C、观念D、行为正确答案：D4.面罩上装有用以遮蔽焊接有害光线的黑玻璃,目前以()的为最多。
A、墨绿色B、黑色C、黄色D、紫色正确答案：A5.射线探伤的代号为()。
A、PTB、RTC、UTD、MT正确答案：B6.关于熔滴过渡说法不正确的是()。
A、一种焊接方法可以有多种过渡方式B、一种焊接方法对应于一种过渡方式C、熔滴过渡方式与焊接方法有关系D、熔滴过渡方式与焊接参数有关系正确答案：B7.焊接过程中如果保护不严,空气进入焊接区域,焊缝容易产生()气孔。
A、HB、NC、OD、CO正确答案：B8.下列哪项措施无法有效控制氧对焊缝危害()。
A、冶金处理B、焊后热处理C、选择合适焊接规范D、限制氧的来源正确答案：B9.焊接、切割过程中若发生回火时,应采取的措施是()。
A、关闭氧气瓶阀B、先关闭焊割炬乙炔阀,然后再关闭氧气阀C、先关闭焊割炬氧气阀,然后再关闭乙炔阀正确答案：B10.利用碳弧气刨对低碳钢开焊接坡口时应采用()。
A、直流正接B、直流反接C、直流正接或反接D、交流电源正确答案：B11.企业员工违反职业纪律,企业()。
A、视情节轻重,做出恰当处分B、因员工受劳动合同保护,不能给予处分C、不能做罚款处罚D、警告往往效果不大正确答案：A12.进行熔敷金属中扩散氢含量的测定,是因为氢是产生()的主要原因。
A、冷裂纹B、热裂纹C、层状撕裂D、再热裂纹正确答案：A13.装配图的尺寸标注中,不需要标注()。
2023年冶金工业技能鉴定《镀锡工》考试全真模拟易错、难点汇编贰(答案参考)试卷号：22
2023年冶金工业技能鉴定《镀锡工》考试全真模拟易错、难点汇编贰（答案参考）（图片大小可自由调整）一.全考点综合测验(共50题)1.【判断题】对于工艺主控的操作，非本区域的主控操作人员严禁进入操作室，各操作按钮按规定使用，严禁非本岗位人员触摸和操作设备正确答案：正确2.【填空题】入口活套内纠偏辊的直径为350mm，辊面长为正确答案：1400mm3.【判断题】对于钝化、涂油操作，铬酸是一种剧毒药品，使用时不必戴好橡胶手套和眼镜，并使用专用工具，加钝化液时要注意动作协调规范，防止铬酸溶液进身体各部位，如果铬酸溶液溅在皮肤上，要及时用清水清洗正确答案：错误4.【单选题】连续热浸镀锌线有（）A.入口段B.工艺段C.出口段D.中间段正确答案：A5.【单选题】对于我厂美钢联法热镀锌，下面说法正确的是（）A.入口剪刀片长度为1800 mmB.入口剪刀片长度为1900mmC.入口剪刀片长度为1300mmD.入口剪刀片长度为1４00mm正确答案：B6.【判断题】电镀锡机组共有5套焊缝检测仪，分布在机组的前活套入口、出口，酸洗段入口以及后活套入口、出口。
正确答案：正确【填空题】MSA又称正确答案：甲基磺酸8.【单选题】生产镀锌产品时，下面哪种情况下锌液中铝含量最为合适（）A.0.10%B. 0.20%C.0.30%D.以上哪种情况都不合适；正确答案：A9.【判断题】在锌锅、气刀区域进行作业时，必须佩戴好专用劳动防护用品正确答案：正确10.【填空题】TMEIC焊机焊轮的直径为正确答案：11.【判断题】对于出口主控的操作，必须执行技术操作规程，以免误操作引发人身设备事故正确答案：正确12.【填空题】镀锡板是由钢基板、锡层、氧化膜、钝化膜、油膜组成。
正确答案：锡铁合金层13.【判断题】对于质检操作，需要对有间距的缺陷在带钢上测量时，应通知主操停机挂牌后才能处理正确答案：正确14.【判断题】对于钝化、涂油操作，涂油机工作时，禁止人员入内查看，防止高压伤人正确答案：正确15.【填空题】双切剪剪切带钢时，最大剪切厚度为0.80m16.【判断题】对于锌锅作业，锌锭放入锌锅中的锌锭筐篮中要缓、稳、准，并且锌锭摆放高度不必在2块正确答案：错误17.【判断题】碱洗段设备包括1个碱预浸洗槽，2 个电解清洗槽，2个冲洗槽，一个刷洗槽以及一套过滤单元。
减轻镀锡表面的锡须生长
减轻镀锡表面的锡须生长使用纯锡铅表面处理时，可能会生长锡须，这是值得关注的问题之一。
近年来，人们已经做了大量的测试和分析工作，对于锡须在各种不同环境条件下的生长成因，有更多了解。
本文将讨论，在电子设备工程联合委员会（JEDEC）标准推荐的三个加速测试期间，锡须生长的机制。
作者：Sheila Chopin、Peng Su博士人们对减轻纯锡表面处理中生长锡须的现象已经有了广泛的研究。
这些研究数据说明，形成锡须的主要原因是表面的应力增大，它受到由各种因素的影响。
举个例子，电镀过程会因为颗粒大小、厚薄和污染物水平不同而影响镀锡表面的应力状态。
像温度和湿度这样的应用条件，也会诱导微观结构发生某种改变，从而影响锡须的生长速度。
本文讨论在电子设备工程联合委员会（JEDEC）推荐的三个测试条件下进行的测试。
在一定程度上，这些测试代表一些常见的实地应用条件。
在测试结果的基础上研制减轻锡须生长的技术，可以有效地用于现实环境。
加速测试JEDEC推荐的测试条件摘要列于表1。
对于空气对空气温度循环（AATC）测试，允许的温度范围是-40℃到85℃；但本文中所有研究使用的温度范围是-55℃到85℃。
在热循环测试中，导致锡须生长的原因，是三个测试中最简单的。
因为锡和引脚结构材料之间的热膨胀系数（CTE）不同，温度变化会在锡表面产生热应力。
由于使用的温度范围较宽，在一个很短的时间内，在表面中会产生很高的热应力，因而忽视由于速度较慢的机制而产生的应力。
在确定热应力大小时，锡颗粒的结晶方向是另一个重要因素。
锡晶格是各向异性的，这意味着，在不同的结晶面，或者沿着不同结晶方向，机械特性（如杨氏模量和热膨胀系数）有可能会发生变化。
对于镀锡表面，因为它通常由一层晶粒组成，我们需要关注只是水平方向元件的膨胀系数（CTE）和膨胀量（E）。
图1是这个模型的简化一维视图。
图1说明晶粒方向影响的一维视图。
当晶粒1和晶粒2的膨胀量和膨胀系数数值不同时，两种晶粒之间的应力就可能不同，即使它们的热应变相同也是如此。
镀锡铁表面形貌的形成
镀锡铁表面形貌的形成一、镀锡铁表面形貌的形成机制镀锡是将锡金属覆盖在铁基底上的一种电化学处理方法。
在镀锡过程中，锡离子在电解液中受到电流作用，通过还原反应转化为金属锡并沉积在铁基底上。
在这个过程中，锡金属的形貌会在铁表面形成。
镀锡铁表面形貌的形成主要受到以下几个因素的影响：1. 电解液成分：电解液中的锡盐浓度、pH值以及添加剂的种类和浓度等都会对镀锡铁表面形貌产生影响。
不同的电解液成分会导致锡金属的晶粒尺寸、形状和排列方式等发生变化，进而影响镀锡铁的表面形貌。
2. 电流密度：电流密度是指单位时间内通过单位面积的电流量，它对镀锡铁的表面形貌具有重要影响。
较高的电流密度会导致锡金属沉积速度增加，晶粒尺寸变大，表面粗糙度增加；而较低的电流密度会使得锡金属沉积速度减慢，晶粒尺寸变小，表面光滑度增加。
3. 温度：镀锡过程中的温度也是一个重要的影响因素。
较高的温度有利于锡金属的沉积速度增加，但同时也容易引起镀层内部应力增加和表面粗糙度增加；较低的温度则会导致沉积速度减慢，晶粒尺寸减小，表面光滑度增加。
二、镀锡铁表面形貌的影响因素除了上述形成机制中提到的因素外，还有一些其他因素也会对镀锡铁表面形貌产生影响。
1. 镀锡时间：镀锡时间的长短会直接影响到镀锡铁的表面形貌。
一般来说，镀锡时间越长，锡金属沉积量越大，表面形貌也会变得更加光滑。
2. 基底材料：不同的铁基底材料具有不同的晶格结构和表面形貌，这也会对镀锡铁的表面形貌产生影响。
例如，冷轧钢板和热轧钢板在镀锡后的表面形貌会有所差异。
3. 预处理方式：在进行镀锡之前，常常需要对铁基底进行一系列的预处理，例如酸洗、去油脱脂等。
这些预处理方式会对镀锡铁的表面形貌产生一定的影响。
4. 镀锡工艺参数：除了电解液成分、电流密度和温度等参数外，其他一些镀锡工艺参数也会对镀锡铁的表面形貌产生影响，如搅拌方式、阳极和阴极的间距等。
三、镀锡铁表面形貌的应用镀锡铁表面形貌的形成对其应用具有重要意义。
回流镀锡铜带工艺及镀层性能研究
回流镀锡铜带工艺及镀层性能研究摘要：本文介绍了黄铜C2600铜带回流镀锡工艺流程，通过采用X射线测厚、合金层厚度的分布、合金化速度、盐雾、可焊性及耐热剥离实验，对镀层均匀性，表面成分和性能方面综合研究。
测试结果表明，镀层盐雾试验和老化试验、回流焊试验性能优良，材料附着力良好，镀层无分离或剥落，老化后回流焊后镀层仍有良好的可焊性。
关键词：回流镀锡，工艺，合金层，锡须1、前言电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，使金属或其它材料表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、耐热性、抗腐蚀性及增进美观等作用。
镀锡铜板带具有多种优良特性，镀锡能防止铜板带被氧化和受到酸性、碱性等物质的腐蚀、降低电机元件和电子元件中的接触电阻，在新一代汽车信号传输、先进轨道交通、光伏与新能源汽车、家用电器、医疗设备等得到了广泛的应用和发展，主要用于连接器、半导体、高端电子元器件、精密接插端子的制造。
锡须是电镀锡产品在时间久了之后，应力自行释放，在某个点长出胡须一样的锡线，从而造成短路的风险。
这个过程虽然说是一个很缓慢的过程。
甚至于这个过程缓慢到很多人会忽视这个问题，锡须的危害在于其可能连接到其它线路上，并导致电气短路，断裂后落在某些移动及光学器件中引起这些器件的机械损害，处于相邻导体之间可能产生弧光放电，烧坏电气组件等。
由于锡须通常在电镀后每年以0.03-0.9mm速率生长，在一定的条件下，生长速率可能增加100倍甚至更高，因而会对产品的可靠性造成潜在的危害比较大。
回流电镀锡是通过电镀的方式镀暗锡，经过高温表面回流使表面达到镜面，且镀层厚度均匀。
由于经过高温重融处理，也能够有效的抑制锡须的生长，保证电气电路的安全稳定。
本文研究了回流镀锡铜带的生产工艺及镀层性能，回流镀锡铜带产品已得到了泰科等国际知名连接器客户的认可。
2、工艺介绍回流镀锡铜带产品基材选取C2600（H70）铜合金，带材厚度0.25mm,宽度305mm，锡层厚度0.8-2.0 μm。
化锡锡须深层次讲解
无铅锡须——化学沉锡板锡须生长机理及特性研究2020/9/26整理资料摘要：锡须是化学沉锡表面处理应用推广遇到的最大阻碍，锡须的存在严重影响了产品的可靠性。
文章重点对锡须的生长机理进行了分析，通过实验设计对机理进一步验证。
探究了化学沉锡PCB不同区域锡须生长差异特性，得到了锡须的持续性生长规律，为化学沉锡板锡须改善提供参考依据。
关键词：锡须；沉锡；生长特性；前言随着目前全球推行环保，含铅焊料被禁止使用，产品开始转用无铅焊料完成PCB与元器件之间的焊接，如目前常用焊料Sn、Ag、Cu合金体系。
传统的有铅喷锡，逐渐被种类繁多的无铅化表面处理所替代，如：沉金、沉银、沉锡、无铅喷锡、OSP等，其中化学沉锡工艺，相较其他表面处理拥有更加优良润湿性能而成为目前流行的表面处理，如图1为不同表面处理与SAC305的润湿性能对比，化学沉锡对焊料具有最大的润湿力。
而且近年来微波高频板市场发展旺盛，化学沉锡PCB低损耗特、成本低廉的特性，获得了大量微波高频客户的青睐，化学沉锡表面处理的订单比例不断攀高。
然而目前随着PCB化学沉锡表面处理的推行，发现化学沉锡层自发生长锡须，为电子产品的可靠性埋下了致命风险。
锡须是从纯锡或锡合金镀层表面自发生长出来的一种细长形状的纯锡的结晶，锡须的直径通常为1~3μm；长度通常为1μm到1mm，最长可达到9mm。
锡须的形状多样，一般呈针状居多，如图2所示。
锡须的存在不仅使电路存在短路风险，还可能影响信号的完整性传输，对产品整机的可靠性及性能带来不利影响。
因此面对化学沉锡板的锡须生长危害，迫切需要对锡须的机理、生长特性展开研究，从机理认识角度规避锡须生长风险。
1.机理分析目前关于锡须的形成机理存在较多的模型,其中较为普遍的是压应力生长机理模型[1]。
Cu/Sn界面处由于“晶界扩散”模式生长出不规则IMC，对Sn层产生压应力，由于Sn面氧化膜的包裹下，应力产生积累，而从氧化膜的薄弱点“破土”萌生，在IMC的持续形成下，引发锡须自发生长的现象。
电迁移诱发镀层锡须生长行为分析
２ ０ １ ７年 ４ 月
焊 接 学 报
Ｔ Ｒ ＡＮＳ ＡＣ Ｔ Ｉ ＯＮＳ ＯＦ Ｔ ＨＥ Ｃ ＨＩ Ｎ Ａ ＷＥＬ ＤＩ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｓ ＩＴ Ｔ Ｕ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｖ ｏ １ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ４
Ａ ｐ ｒ ｉ ｌ ２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０ １ ７
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４—１ ２—１ ０
线 性稳 压 电源 ， 电 流密 度 为 ０ ． ３×１ ０ Ａ ／ ｍ ， 加 载 时 间（ 电迁移 时 间 ） 分别 为 ０ ， ４ ８ ， １ ４ ４和 ２ ４ ０ ｈ ．经历 电 流加 载后 的试 样 分 别 在 室 温 环 境 下 放 置 （ 时效） ２ ０
锡层表面锡须生长行为 的影响 ， 以及不 同电流密度对 阴极 裂纹宽度的影响．结果表 明， 电迁移加速 了镀层表面锡须
的形成与生长 ， 随着电迁移时间的延长 ， 锡须 长度不 断增 加．此外 ， 电迁移 导致 在阴极首先 出现 了圆形空洞 ， 随后在 两极均形成 了圆形空洞 ， 并且 在阴极处还发现有微裂 纹存在 ， 随着 电流密度 增加 ， 阴极裂 纹宽度也 随之增加 ， 电流
就是 电迁移 导 致原子 扩散 而产 生 的压应 力 ． 电迁移 （ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｍ， Ｅ Ｍ） 是 伴 随 电 子微 互 试 验 采用 的无氧 纯铜 片 的尺寸 为 ４ ０ ｍ ｍ ×１ ｍｉ ｌ ｌ × ０ ． ２ ｍ ｍ， 为 使 镀 层 有 较 好 的 附着 性 和 均 匀 性 ， 首
１ 试 验 方 法
４ ０ ０ ０号 ） 打磨 ， 再用 Ａ １ ０ 粉 进 连 日益 极小 化 以及 电子元 器件 不 断趋 向微 型 化 和精 先将 铜片用 细 砂 纸 （ 抛光 好 的铜片先 后 置 于酒精 、 丙 酮 中进 密 化 而 出现 的一 个 问题 ， 它是指 在 电流应 力作 用 下 ， 行 抛光 处理 ； 清洗时间为 １ ０ ｍ ｉ ｎ左 右 ； 清 洗 完 毕 原 子或 离子 随 电子迁 移 而导致 的成 分偏 析 以致 出现 行 超 声 波 清 洗 ， 用 电吹风机 将其 吹 干．然 后 ， 利 用酸 性 电镀 液 丘 凸 和空洞 等材 料结 构缺 陷的现 象 Ｊ ．尽 管对 电迁 之 后 ，
1+X焊接试题库(附参考答案)
B、错误
正确答案：B
29.工业用乙炔中因为混有硫化氢及磷化氢等杂质,具有特殊的臭味。
A、正确
B、错误
正确答案：A
30.在Ar中加入二氧化碳会降低临界电流。
A、正确
B、错误
正确答案：B
31.更换焊条时，可以不带手套，直接用手操作。
A、正确
B、错误
正确答案：B
32.根据焊接缺陷在焊缝中的位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。
B、铸铁
C、酸性
D、碱性
正确答案：D
16.在焊接过程中，主要由于（）引起的应力，成为热应力。
A、加热不均匀
B、加热均匀
C、熔池金属凝固
D、焊件冷却过快
正确答案：A
17.液化石油气瓶工业上目前常采用的规格为30kg，气瓶最大工作压力为()MPa，瓶外表面涂银灰色漆。
A、1.6
B、15
C、5
D、0.16
A、正确
B、错误
正确答案：A
22.适当增加电弧气氛中的氧化性能减少氢气孔的产生。
A、正确
B、错误
正确答案：A
23.标注尺寸时，”C”表示45度角。
A、正确
B、错误
正确答案：A
24.如果焊件在焊接过程中产生的压应力大于材料的屈服点，则焊后不会产生焊接残余变形和残余应力。
A、正确
B、错误
正确答案：B
25.电渣焊时没有电弧辐射。
A、粗实
B、细实
C、细点画
D、波浪
正确答案：B
11.焊工应有足够的作业面积,一般不小于()。
A、2m
B、6m
C、8m
D、4m
正确答案：D
12.为了促进企业的规范化发展，需要发挥企业文化的()功能。
锡须产生机理
锡须产生机理
1、内应力：一旦焊料或表面处理层中掺入有机杂质而影响晶格正常发展，即将会存在压缩性的内应力（Comp-ressive Inner Stress）。
锡须的发生其实就是一种“释放应力”的行为。
即应力是生须的主要原因。
如图：有机物参与电镀锡层中，造成彼此倾轧排挤的内应力。
有机物杂质越多，内在压缩应力越大，也就越容易生须。
2、晶格结构：当晶粒尺寸介于2－5mm之间时，结构较稳定，生须现象较少。
但当晶粒尺寸缩小到1mm以下时，其结构中的内应力开始累积，而使生须的潜力大为增加。
在这种内应力的彼此挤压下，会出现再结晶效应，进而逐渐产生锡须。
电镀锡过程中，如果锡原子沉积的表面已经形成螺型位错，则其后的锡原子只能按位错线的方向着落在有缺陷的晶格上，这种潜在性的内应力就是锡须产生的主要原因。
化学沉锡的锡须
INNOSTAN—无锡须
其他普通商品—红色圈中锡须
有无特殊光亮整平剂(Leveling Brightener--LB)的FPC细线对比
INNOSTAN—无锡须
其他普通商品—侧壁锡须
药水成份的管控
INNOSTAN中含有LB成份的化学锡光亮剂CT15C; 分析控制按酸度滴定法(详见TDS); 酸度过低(<1.9N)不能形成洁白镀层和均匀晶 格; 酸度过高(>2.4N)沉积速率严重降低,反应时间 过长, 绿油攻击加大.
锡须在硬板和软板上的不同表征
硬板—一般只出现在PTH孔壁; 软板—一般只出现在细线路的侧壁; 为什么会有这种现象?
PTH孔壁和细线路的侧壁粗糙度大, 表面 能大, 反应速度偏大, 很难得到均匀一致 的晶格.
药水中控制锡须的化学原理
INNOSTAN药水中加入特殊有机物,用于生成 均匀一致的细小镀层颗粒和晶格, 在板子的任 何地方控制其平整性, 因此可称之为光亮整平 剂(Leveling Brightener--LB); 沉锡镀层的表面表征为比较洁白并具有轻微亮 度; 其真正的意义在于,镀层内应力降低, 从而在后 续储存和焊接中降低铜/锡迁移速度, IMC在高 温条件下生长缓慢, 可连续经过8-10次IR.
有无特殊光亮整平剂(Leveling Brightener--LB)的晶格对比
INNOSTAN
Other
Fine and even granular particles average size is about 1 um
No even structures
有无特殊光亮整平剂(Leveling Brightener--LB)的PTH对比
锡须危害及其预防评估措施
锡须危害及其预防评估措施摘要：随着无铅工艺的推广，锡镀层的锡须生长已成为一个值得重视的问题。
锡须引起的短路失效在电子领域的危害重大，但现阶段人们还无法从根源上阻止锡须生长。
针对锡须生长机理，我们推出常温常湿、高温高湿和温度循环三个环境应力激发试验，用于提前评估产品的锡须生长情况，减少后续使用过程中锡须过度生长引起产品功能失效的情况。
关键词：无铅工艺锡须环境应力激发试验1、引言随着绿色环保意识的日益加深，欧盟在2003年颁布了《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》【1】，全球范围开始走向了无铅化的工艺流程。
电子行业中的锡铅焊料逐渐被无铅焊料代替，但随之而来的是许多新的可靠性问题，其中最典型的为锡须生长问题。
晶须是指金属表面生长出的细丝状金属，最常见的为焊锡镀层或锡焊点表面生长的锡晶须。
锡须产生的危害大致分为以下四种情况【2】：低压条件下，较小的电流可以在相邻两个不同电势区域产生持久稳定的短路；在高压条件下，可以瞬间熔断锡须造成瞬间短路；在航天器的真空环境中，锡须短路会导致金属蒸发放电，形成一个稳定的等离子电弧，使电子设备失效；在振动环境中，锡须易脱落从而引发电路短路。
1951年，Compton、Mendizza和Arnold【3】发现了锡须导致电路短路引发电容器失效的问题，将锡须正式引入人们的视场。
1986年，F15战斗机雷达因锡须产生的短路引发失效。
2000年，爱国者Ⅱ导弹由于镀锡引脚长出引发短路的锡须而出现事故【4】。
种种迹象表明锡须问题的预防将成为无铅化进程中的重要环节。
锡须生长是一个受内部应力影响的自发过程，且和外部环境条件密切相关。
本文通过三个环境试验来施加三种不同的应力，用于评估产品的抗锡须生长能力。
最大限度排除产品后续使用过程中生长锡须引发短路失效的可能。
2、试验验证2.1 常温常湿条件以Cu基底焊Sn为例，焊接完成后存放于常温常湿条件下，Cu会向Sn晶界扩散并形成金属间化合物Cu6Sn5，并相应产生压缩应力，促使锡须的形成。
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，
（ ａ ）锡焊盘 引脚 的储存器器件
（ 一个锡焊盘 的横截面 Ｂ ）
但 是 ，据报 道 ，非 电镀 锡表 面也
出现 ＿锡须 。很多原 因都会造成在涂 『
致 品须 的形成 ，如果是这样 ，晶须到 制作超微痕去测量最初锡须形成的涂 底在哪一个应力水平会成核 以及生长 覆层的硬度和弹性模量。
呢？
简介 ：
向无 铅焊 材料 的转 换 已经 引起 人
们对 于锡须现 象 的关注， 锡须现 象在 四十年代 首次报道 … 。但是很大程 度 上 ，我们对于锡须的晶核形成和生长
在这 篇 论文 中 ，我 们提 出压 痕 引起 晶须 形成 方 法和 应 力梯 度 的机 理 ， 个简单微压痕实验 ，用 以在镀 纯锡的元件引线上产生应 力梯度较 宽 的压应力，我们使用扫描 电镜 去探测
实验和有限元分析
超微压痕 这次研 究中使用的样 品是细间距 存储器 的镀纯锡 引线 （ 图１ａ） 如 （） 。镀 锡 线 ４合 金 基 材 和锡 的涂层 ，如 图 ２
【 要】 摘
由于无铅元件 引线涂层 用纯锡 ，锡 须的形成 正在 引起人们 的关注。我们很早 就得知：残余应 力是产生晶须的根 本原 因。一个基 本 问题 是如果残余应 力不是 由电镀 工艺或者 电镀后 冶金反应 引起 的话 ，它是否会 导致晶须的形成。 在这个试验 中，我们 在镀 纯锡元件 引线上面制作 微压痕 来引起应 力， 目的是研 究应 力 引起 的锡须形成。微 痕用于测 量锡涂层 的硬 度和弹性模量 ，在此处锡须开始生 长。我们使用扫描 电镜来研究压痕的变形机理 ， 观察在初始位置的晶 核的形成， 以及 晶须生长 。另外 ，我们运用有限元法从 理论上计算应变在压痕 的分布 。实验和理论计 算结果表示晶须 是在某一应 力水平形成的。这个结论表示 ，可能存在某一临界应 力决定晶须的形成。我们相信：应力水平和晶须生 长形成之 间存在 着定量的联 系，将导致纯锡在 电子行业应用 突破风 险和可靠性评估并使无铅 平稳过渡。
．
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■ 桂林 电子科技大学 陈宁 编译
压 痕 导 致镀 锡 元件 引线 上 的锡 须 形 成
的机理 还知之 甚少 ， 就使 得纯锡 的 这
连接和 电镀 在高可靠 性的系统里面 存
有 风 险 ， 比如 在 航 空 ， 天 ， 星 ， 航 卫 导
弹，服 务器 ，储存和 医疗 系统。如在 不 同的 电压 下，邻近 的导体 之间的锡
在初 始 位置 的锡 须 的成核 和 生 长现 １（ ）， ｂ 横截 面 。电镀层 的厚度大约 象。我们 还使用 有限元法从理 论上去 计 算压 痕的应变分布 ，以及去确 定锡 须在哪个应 力水 平成核 。另外 ，我们 是８ １微米 。锡涂 层有 一个细微近 到 ０ 等轴的梯度 （ （） 。引线 从芯片上 图ｌＣ ）
是测定 镀锡层 的微观 硬度， 另外 一个
原因就 是产生永久 的变形， 在压 痕处 产生一个压 力残余应力场 。在 图１Ｄ （）
中 ，我 们可 以看 到 方形 的 韦 氏压 痕 。
概 是 一周 ，在 任何测 试 以前 ，进行 面 的堆积从而精确估算压痕的精确面
ＥＳ Ｄ 分பைடு நூலகம் ，证 实涂覆材 料 的组 分 ，如 积 。在接触区域 ，临近点的距 离设为
须会形成瞬时或永久 的短路 。另外 ，
锡颈会脱落 ，在集 电环 ，光 学元件或 者是微 机 电系统 中形成机械破坏 。
由于锡 须 导致 现 场 失 效 已经 花 费 了数
被机械分离 。韦 氏压痕是使用微硬度
百万甚至是数 卜 的美元 ，而且它 会 亿
直接导致重要消费客户的不满情绪。
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２ｏ 月第期 ｏ年／ ２
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使 用 环 境扫 描 电镜Ｅ Ｅ 来观 察 压 速发生在压痕器 下面 ，接触区域要有 ＳＮ
以在引线的侧面制作微痕。
这样做有两个 目的，一个 目的就
印的压 应力 内的锡 须成 核和 牛 长现 极细 网格才能得 到精确 的仿 真，图３ 象 ，环境扫描 电镜 的观察间隔时间大 （ ）为 了精 确的计算和 了解 接触表 ｂ
覆 中产生应力 ，包括金属问化合物的
形成 ，热膨胀率不匹配 ，基板的侵蚀 和外力作用， 比如弯 曲，引线的形成 和 力， 而且， 应力梯度在 晶须的生长
中起 到更重要 的作 用 。人们 应该 ，
注意不是残余应力导致其他应力而导
（） Ｃ 锡焊盘的优 良微粒 结构 （） ｄ 锡焊盘 上表 面的微痕 图１元器件 、锡焊盘和微痕
图２ 所示 ： 涂覆层的基本上是纯锡。 ｌ 微米 。而远 离那个 区域 ，我 们使用 逐渐变粗的网格 。通过线性应变强化 来把涂层和基体材料建模成为各 向同
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测试仪 （ ＩＲＭ Ｔ １ ｕｈ ｅ ｔ， Ｍ Ｃ ＯＥ ，Ｂ ｅ ｌｒ Ｌ ｄ
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Ｅ ，Ｅ ｉ Ｈ ｓ ｓ Ｖ ￣ Ｖ 分别 是压头和 试样 的弹 度下面，试样 的网格足够大才能够仿 性模量和泊松 比， 是一个修正因素。 ｒ 真半有限空间。因为大的形变经常迅