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无铅元器件对高可靠系统的影响:锡须、锡瘟、混装

嘉峪检测网        2020-09-02 21:08

无铅封装工艺是制造商为了满足RoHS指令要求或顺应电子产品无铅化趋势逐渐发展起来的,尤其是国外大多数进口元器件基本都是采用无铅工艺,这就导致在航天、航空系统里被迫引入了无铅元器件,带了诸多可靠性隐患。
 
(1)易生长锡须
 
锡须是从电镀锡层表面生长出来的一种细长形状的单晶体锡结晶,外观一般呈直线、弯曲、扭结或环状。由于锡须晶体具有导电特性,因此锡须的主要危害通常会使产品发生短路现象。目前抑制锡须生长的主要方法是禁止采用纯锡电镀,而采用锡铅合金(铅含量≥3%),或是适当增加镀层厚度、应用退火处理、采用涂层等方式来抑制锡须生长。
 
 (2)  易造成锡瘟
 
纯锡在温度降到13℃时,锡的体积会骤然膨胀,导致原子之间的空间变大,使白锡变成了另一种粉末状的结晶形态—灰锡,其中灰锡(α锡)和白锡(β锡)则是锡的2种同素异形体。通常把纯锡在低温下变成粉末状的现象称为“锡瘟”,即白锡转化为灰锡的现象,“锡瘟”极易使元器件的引出端发生损坏。在锡中加入锑或铋可以有效防止锡的退化,使锡的晶体结构稳定,提高延展性。这是由于铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵,从而消除“锡瘟”隐患。
 
(3)  混装焊接温度升高
 
无铅锡焊料的熔点温度通常为217℃,而有铅锡焊料的熔点温度通常为183℃。由此可见无铅焊接工艺的熔点温度比铅锡焊接工艺高约30℃~40℃。若按照铅锡焊料的焊接温度进行焊接组装,则无铅元器件不能形成良好的焊接互联;若按照无铅焊料的温度进行焊接组装,则过高的温度会导致PCB变形、分层等缺陷,同时过高的温度也会对板上其他元器件的耐热性提出了更高的要求。
 
无铅元器件对高可靠系统的影响:锡须、锡瘟、混装
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来源:技术游侠