锡须生长影响因素及预防措施方案

/cm2
錫鍍浴之影響—光亮劑
200 2ml/l
wenku.baidu.com
150
6ml/l
單
位
面
100
積 錫
10ml/l
須 生
50
長
數 量 （ 個
0 2.5ASD 5ASD 7.5ASD 10ASD 15ASD
10ml/l 6ml/l 2ml/l
）
電流密度（ASD）
光亮劑的使用，使錫須生長機率增加
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追求我人们生的共的同美目标好! !
IMC Stress
錫銅 IMC（金屬間化合物） 生長特性 Aging: Room Temp
23° C, 2 Days
RT, 30 days
錫銅 IMC 數量增 加並向錫層晶界 處滲透對錫鍍層 形成壓力
Cu6Sn5 intermetallic 室溫時生長曲線
Cu6Sn5 or Cu3Sn intermetallic 125度， 150度時生長曲線
錫須截面圖（Sn on Cu substrate）
15000X
IMC向晶界處滲透擠壓錫晶粒促使錫須產生
10000X
錫須截面圖（Sn on Cu substrate）
IMC
銅基材上錫須生長概要
1.Cu與Sn接觸，形成Sn-Cu IMC 2. Sn-Cu IMC向Sn層晶界間滲透對 Sn 層形成壓力 3. 壓力的存在，使錫晶粒重新排列成為可能，也是
錫須生長成為可能
底層材料之影響（底鍍層為Ni材）
Sn
Sn
IMC
Substrate
Ni
•底層鍍鎳時，在室溫條件理貯存6個月，未發現有錫須生長。
鎳鍍層上鍍錫時，錫須生長情況
（ after 500 temp cycles –55 to +85 deg. C）
200X
5000X
•經冷熱循環實驗後發現有錫須生長。但生長並不超過50um。 •可通過鍍鎳阻隔層以減少錫須生長之機會。
料間形成IMC
IMC
（Intermetallic） 量與速率不同，
此時錫鍍層錫須 Substrate
生長機會則不同
Sn Sn-X
X
底層材料之影響（底鍍層為Cu材）
Cu6Sn5
Compressive Stress
Tin Whisker is forced out
Sn Deposit
Cu Substrate
單
200
位
面 積
150
錫
須 生
100
長
數 量
50
（
個
0
250ml/l 200ml/l
）
2.5ASD 5ASD 7.5ASD 10ASD 15ASD 150ml/l
電流密度（ASD）
150ml/l 200ml/l 250ml/l
在考慮生產 效率之情況 下，目前生 產將濃度與 電流密度控 制於此區域 ，將使錫須 生長的機率 降低
呈條紋狀生長
錫晶粒垂直方向生 長，逐漸積累
交錯方式生長
錫晶粒兩種生長方 式並存
錫須（生長形態）
繩狀
枝狀
從小丘狀開始生長
錫須生長過程中，客觀因素的影響或是錫晶粒排列取向改變使 錫須生長方向發生改變，形成不同生長形態的錫須。
錫須生長原理及限制錫須生長之策略
底層材料之影響
底層材料不同時，
Sn
錫鍍層與底層材
外界因素之影響（劃傷）
避免鍍層表面劃傷將 使錫須生長機率降低
200X
外界因素之影響（折彎）
錫鍍層厚度之影響（底材為黃銅） 黃銅鍍錫當錫膜厚>2um 時，生長錫須的機會很小
鎳鍍層厚度之影響（底材為黃銅）
當鎳層厚度達2um時， 發現錫須的機會很小
樣品制作完成後，於室溫下存放12個月
錫鍍浴之影響
電流密度（ASD）
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高速鍍錫
Sn離子濃度（g/l） 40-50 電流密度（ASD） 10-15
在同時考慮 生產效率之 情況下，目 前生產將濃 度與電流密 度控制於此 區域，將使 錫須生長的 機率降底
錫鍍浴之影響---酸濃度
高速鍍錫 酸濃度 （ml/l） 150-200 電流密度（ASD） 10-15
1.Sn 離子濃度之影響 2.酸濃度之影響 3.添加劑之影響 4.铜离子浓度影响
錫鍍浴之影響----Sn離子濃度
200
單
位
30g/l
面 150 積
錫
須
40g/l
生 100
長
數
量 （
50
55g/l
個
0
55g/l 40g/l
）
2.5ASD
5ASD
7.5ASD
30g/l
1電0AS流D密1度5A（SDASD）
錫須生長影響因素 及預防措施
尚
榮
大綱
錫須
錫須生長原理及限制錫須生長之策略
1.底層材料之影響 2.外界因素之影響（劃傷及折彎） 3.錫鍍層厚度之影響 4.鎳鍍層厚度之影響 5.錫鍍浴之影響
錫須测试方法
錫須（生長過程）
小丘狀（生長初期）
生長期間形狀
成形後錫須
錫須（生長方式）
呈環狀生長
錫晶粒層狀生長， 逐漸向外推