锡须检测与判定标准

LF_TinWhisker目錄錫須的定義及危害錫須的形成機理錫須的預防措施錫須測試的方法錫須測試的標准案例分析錫須測試的儀器_SEM簡單介紹錫須定義及危害定義：锡须是从元器件和接头的锡镀层表面生长出来的一種細長形狀的錫單晶，直徑0.3-10um(典型1-3um)，長度在1-1000um不等，錫須有不同的形狀，如針狀，小丘狀，柱狀，花狀，發散狀等，見圖1危害：如果这些导电的锡须长得太长的话，可能连到其他线路上，并导致电气短路，斷裂後落在某些移動及光學器件中引起這些器件的機械損害，如處於相鄰導體之間可能產生弧光放電，燒壞電氣元件等由於錫須通常在電鍍之後幾年甚至幾十年才開始生長，因而會對產品的可靠性造成潛自在的危害比較大圖1錫須的各種形狀圖2Non-whisker凝固狀小丘錫表面電鍍之後錫表面電鍍高溫高濕之後錫須形成機理錫須產生的原因錫與銅之間相互擴散，形成金屬間化合物(IMC),致使錫層內應力迅速增長，導致錫原子沿著晶體邊界進行擴散，產生錫須電鍍之後鍍層的殘余應力，導致錫須的生長機械應力：沖壓，冷卻，加工造成基底初使應力，外在的機械負載(固定件的扭轉)和震動沖擊產生應力化學應力：電鍍化學物質(如有機添加劑，光亮劑)可能增加鍍層殘余應力熱應力：鍍層與基體之間熱膨脹系數不匹配生长机理Cu6Sn5擠壓純錫晶格疆界，純錫的晶界出現錫須FIBcross-sectionsofwhiskers預防措施不要使用亮錫，最好使用霧錫霧錫與亮錫的比較：a.有機物或碳含量較亮錫少的多(亮錫約為霧錫的X20-100)b.微晶顆粒較大1-5um(亮錫0.5-0.8um),大晶粒(2um)鍍層有利於降低晶須的生長.因為大晶粒較小晶粒間隙少，為Cu擴散提供較少的邊界，大晶粒具有零值壓應力或較低壓應力使用較厚的霧錫鍍層(8-10um),以抑制應力的釋放電鍍後24小時內退火(150℃/2hrs或170℃/1hrs)，以減少錫層的應力電鍍後24小時內回流焊接，作用同退火用Ni或Ag做阻擋層(1.3-2um),防止Cu擴散形成Cu6Sn5的IMC錫須預防措施錫須檢測種類產生機理測試方法恆溫錫須基材金屬（Cu）擴散至Sn而引起的內應力常溫儲存（AS）︰20-25℃，55±25%RH1000小時濕熱錫須Sn氧化而產生的內應力濕熱試驗（THT）︰60℃，90±5%RH,1000小時熱衝擊錫須基材金屬（Cu）/過渡層金屬和Sn鍍層之間熱膨脹系數不同引起的內應力溫度衝擊試驗（TCT）︰-40℃/-55℃～85℃，1000循環錫須分類三種老化測試分類測試標準DSTCT-55°Cto+85°C1000cyclesRamprate20C/min,10min-35°Cto+125°C1000cyclesRamprate20C/min,10minTHT60°C/95%1000hours(ICType:4000hours-FFC/FPC:2000hours)85°C/85%1000hours(ICType:4000hours-FFC/FPC:2000hours)AS20°Cto25°C30%to50%1000hours(ICType:4000hours-FFC/FPC:2000hours20°Cto25°C30to50%1000hours(ICType:4000hours-FFC/FPC:2000hoursTinwhiskerRecordMeasurementTypeGeneralMethodCommentsFullScanMeasurefromtopand2sidesofallleads.1.Measurementfulllengthofwhiskertobemeasured.2.Sidemeasurementat45degrees.3.Measurethecompletetopsideofthelead-notjusttotopofit(includingbendpoints)Recordallwhiskersthatare30umorgreaterMagnificationminimum150x-250xSEMMeasurement.Mustbeabletoresolvewhisker30umTinwhiskerRecordMeasurementTypeGeneralMethodCommentsDetailedScanMinimumSampleSize10pins1.Ifpinduringfullscanhaswhisker30um,usethatpinforDetailedscan.2.Ifnopin30umisfoundduringfullscan,randomlyselectpinsfromeachsideofcomponent.3.Iflessthan10pinsarefoundduringfullscanwith30um,randomlyselectotherpins(max10)fordetailedscanMeasurefromtopand2sidesSeeDiagrambelowMustbe400xRecordcountandlengthofallwhiskersthatare30umorgreaterRecordcountofallwhiskersbetween20-30um1.Lengthrecordingnotnecessaryifwhisker30umexist2.Ifnowhiskers30umarefound,mustrecordthemaximumwhiskerlengthpersampleWhiskerslessthan20umdonothavetoberecordedIfnowhiskersof30umarefound,mustrecordthemaximumwhiskerlengthpersampleTinwhiskerRecordWhiskerLengthcriteriaMinimumConductorSpacing140um50ummaximumMinimumConductorSpacing140um20ummaximumSEMImagesAllwhiskers50um30%ofwhiskers30um.Ifnowhiskersaregreaterthan30um,mustshowimageofmaximumwhiskerfoundMustshowimageoftopmeasurementandsidemeasurementexampleatfullscanmagnification.SelectonepinfromthefirsttwosamplesofeachtestconditionMustshowimageoftopmeasurement,sidemeasurement,andbottommeasurementexampleatdetailedscan(400x).SelectonepinfromthefirsttwosamplesProvideallimagesintheSEMImagesheet.Imagesmustbeclearandbeofhighenoughresolutiontoallowforexpansionofimages.SomePassandFailExamples130.7um79.3umFailFailSomePassandFailExamplesTinwhiskerlength:88.63umPhysicalview(top)SEMimagePartialSEMimageenlargementFailSomePassandFailExamplesTinwhiskerlength:131.42umPhysicalview(top)SEMimagePartialSEMimageenlargementFailSomePassandFailExamplesTinwhiskerlength:93.62umPhysicalview(top)SEMimagePartialSEMimageenlargementFailTinWhiskerSEM(ScanningElectronMicroscope)在真空中加熱鎢燈絲時,發生熱電子.在燈絲外圍的陰極和位于相反的陽極之間施加高電壓.拉出熱電子,熱電子束透過電子透鏡,掃描線圈等作用成為極細的電子束(電子探針).把這束電子照射于物體（被檢試樣）的表面,並掃描表面所定的區域.根據電子束和試樣之間的相互作用，從試樣表層產生各種信號二次電子圖像在SEM中查出的主要是二次電子，透過二次電子查出器查出，圖像稱為二次電子圖像．準確的反映著試樣表面的形態（凹凸狀況），圖像具有立體感．二次電子是高加速入射電子照射于試樣表面，從試樣表面產生的，不是入射的電子，因此稱為二次電子．SEM樣品的選擇樣品必須是固體(塊狀，粉末狀均可)樣品的尺寸以能放入樣品台上為宜(3cm*3cm),太大要切割取樣樣品要有良好的導電性，對於導電性差的樣品要在表面鍍一層約厚0.01um的金屬膜小結錫須的定義及危害，形成機理，預防措施錫須測試的方法，測試的標准，可以參考JEDECJESD22A121錫和錫合金表面鍍層錫須生長的測試方法典型的錫須案例分析錫須測試的儀器_SEM簡單介紹Thanks!!!