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錫鬚(晶鬚)試驗解決方案

 作者:江志宏
 

      

       錫鬚(晶鬚)[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後,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,慶聲希望透過相關資料的收集與整理,幫助慶聲的客戶盡快導入錫鬚試驗 ,提升與強化企業本身的競爭力。

 

下方為錫鬚生長出來之圖片:

(PGM下載說明),可直接點選觀看內容..........編輯PGM相關軟體-慶聲程式編輯軟體

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錫鬚注意事項整理:
 01  影響錫成長的因素包括有13種
 02  各企業對於錫須的長度與試驗要求都有所不同
 03  的抑制或降低方式目前可整理出9種方式
 04  不同的試驗方式對於錫的生長會有所不同
 05  與離子遷移是不同的東西,其試驗方式與試驗設備也不同
 06  
不同國際規範對於錫須長度的量測方式也有所不同                                 
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 ■ 影響錫鬚成長的因素包括有下列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、電鍍脈衝
(11) 溫度
(12) 濕度
(13) 時間
 

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 ■ 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

  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

 ■ 錫鬚的長度計算方式:

a.JEDEC-22A121量法
b.JEDEC-201&IEC量法
 

  錫鬚長度的限制:


<25um、<30um、<45um、<50um、<60um
JESD201對於錫鬚長度的要求,依據試驗方式不同,其長度也有所不同。
 

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  錫鬚相關的國際試驗標準:
 
JESD22A121(錫和錫合金表面處理的錫鬚增長測試方法)
JESD201(錫和錫合金表面處理的錫鬚之環境接受度需求)
JP002(當前通用的錫鬚理論和緩解實例指導方針)
JESD22-A104C(錫鬚試驗檢測(金像顯微鏡、光學顯微鏡、SEM)
 

 ■ 錫鬚的9種抑制或降低方式:


1.在銅金屬與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]火烘焙(150℃)1~2小時[後烘處理 post baking]
6-2.鍍錫(> 7. 5um) +後烘處理
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
 

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 ■ 錫鬚(晶鬚)試驗方式-室溫環境儲存:


適用機台:
恆溫恆濕機
01 辦公室室溫,1000h (PGM下載)
02

20~25℃/30~80%R.H,1500h、4230h (PGM下載)

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  (晶)試驗方式-高溫環境儲存:

 


適用機台:
恆溫恆濕機

01 55℃/ 2years、3400h(PGM下載)
02 90℃/ 400h(PGM下載 )

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 ■ (晶)試驗方式-溫濕度儲存:

 


適用機台:恆溫恆濕機

01

50℃/85%R.H,1500h(PGM下載)

02

51℃/85%R.H,3000h(PGM下載)

03

55 ℃/ 80~95%R.H,4230h( PGM下載)

04

55℃/85%R.H,2000h、4000h(1000h檢查一次)(PGM下載)

05

60℃/85%R.H,4000h(PGM下載)

06

60℃/87%R.H,3000h (PGM下載)

07

60℃/90 ±5%R.H,3000h (PGM下載)

08

60±5℃/93(+2/-3) % R.H1000h、4000h (PGM下載)

09

60℃/95%R.H1000h、1500h (PGM下載)

10

85℃/85%R.H500±4h(PGM下載)

 
   

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  錫鬚(晶鬚)試驗方式-溫度衝擊(TSK):  
 
01 -55 (+0/-10) ℃←→85(+10/-0)℃,20min/1cycle,1500cycles(500cycles檢查一次)(PGM下載)
02  85±5 ℃←→-40(+5/-15)℃,20min/1cycle,500cycles (PGM下載)
03 -35±5℃←→125±5℃駐留7min,500±4cycles (PGM下載)
04 -55 (+0/-10) ℃←→80(+10/-0)℃,駐留7min,20min/1cycle,1000 cycles(PGM下載)

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 (晶)試驗方式-溫度循環(RAMP):  
 
01 -40 ℃(30min)←→85℃(30min)RAMP:5 ℃/min2000 cycles(PGM下載)
02 -40 ℃(15min)←→125℃(15min) RAMP:11 ℃/min500 cycles(PGM下載)
03 -40 ℃(15min)←→125℃(15min) RAMP:15 ℃/min54290cycles(PGM下載)
 
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錫鬚(晶鬚)試驗推薦委測實驗室:
 
 
項目 公司

宜特科技

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