在含铅技术中,晶须(锡须)的问题并不被大多数人重视。因为只要锡膏含量>3%的铅就能够很好的阻碍金属须的生长。如今当我们在无铅技术中将铅去除后,绝大多数的合金焊膏都属于高Sn含量,但Sn又是一种较容易出现晶须的金属,所以锡须问题在本项目中就成了重点问题和研究对象了。
锡须不需要环境条件来帮助其生长,目前业界对其原理还没有下定论,但一般较可信的是因为内层Sn的应力所引起的。锡须没有固定的形状,针形的一般可长到数十微米或更长(曾发现近10mm的)。也没有明确的生长时间,有数天到数年的巨大变化范围。业界目前在锡须问题上,没有真正对其产生的机理和控制方法达成共识。举两个例子来说明研究的相互矛盾性:
1 .在研究锡须生长的机制时:一些理论表明,锡须可能会随着镀锡层内应力消除(尤其是“压缩”应力)的机制而生长。而其他理论则认为,生长可能归因于影响锡晶粒结构的再结晶和异常晶粒生长过程,这些过程可能会或可能不会受到镀锡膜中残余应力的影响。--NASA官网收集到的信息
2 .在测试锡须生长试验中:有些试验采用了高温、高湿老化的方法,这做法虽然能够通过加快原子迁移促使焊点的锡须增长加快,但事实上也同时会对焊点或材料产生煅烧退火的效应,从而减少锡须增长的几率。但在实际使用中,金属迁移会在室温下出现,煅烧退火的效果却不会在室温下形成,所以我们得到的试验结果可能会造成错误的判断。--某可靠性实验室给出的分析
通过各方的研究及业界经验,现整理出较被普遍认可的内容如下:
以上处理或预防方法在一定程度上有效,但还不足于让人完全放心。目前各国机构在研究锡须问题时,发现部分研究结论不统一,且还存在互有矛盾的结论,因此现阶段行业对于无铅工艺的认识是“锡须生长不可控,且随机性强,还需要不断摸索研究”的水平。但各国航天机构现阶段可以给出明确结论的是:焊接端铅含量大于3%能够有效抑制锡须的生长。
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