外加载荷对镀锡层锡须生长行为的影响
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镀锡板性能的因素的分析摘要:影响镀锡板性能的因素较多,如板材的晶粒度、析出物、固溶元素、板厚等。
生产过程中,炼钢的化学成分、热轧的加热与卷取温度及连续退火的工艺条件都会对镀锡板的性能产生影响。
文章结合宝钢镀锡板的生产和实物质量,对影响镀锡板性能的上述各种因素进行了分析,提出了提高宝钢镀锡板性能的有效途径1 前言镀锡板的规格较薄,一般以硬度作为材料强度的评价基准。
连续退火后的镀锡原板硬度在很大程度上取决于材料的晶粒度,而晶粒的大小受化学成分、热轧温度、退火温度及速度等综合影响。
从退火后到用户使用的过程中,镀锡板在经过平整、镀锡软熔、仓储、印刷烘烤等环节时,硬度也会产生变化。
这是由于镀锡板使用的是低碳铝镇静钢,连续退火过程虽然有急冷、过时效处理等措施,但因退火时间短,很难生产出非时效性钢板,材料内部总会有固溶C、N的残留,存在时效总之,镀锡板性能的影响因素较多,包括晶粒度、析出物、固溶元素、板厚等。
在生产过程中,炼钢的化学成分、热轧加热与卷取温度及连续退火的工艺条件都会对镀锡板的性能产生影响。
2化学成分与性能的关系炼钢的化学成分,决定了控制板材晶粒成长的固溶元素及析出物的含量。
C在0.02%-0.07%之间的影响含量对材料的硬度和时效性有较大的影响,〔在0.029^ ~0刀7呢范围内硬度较低,在此之外的偏高、偏低都会导致硬度上升,见图1。
宝钢的板材采用相同的退火工艺,平整率和热轧温度也基本相同,但化学成分差别较大。
由表1可以看出,在其它条件基本接近的情况下,C 含量0.04%的T-4板材比C含量为0.10%的T-5板材硬度(HR30T))低3个单位,降低C含量有利于改善软化性能图1 C对板材硬度的影响2.2 Mn的影响Mn含量高会使材料变硬。
2001年初,为了改善T-4板材偏硬的状况,对Mn含量进行了下调,表2为在调整前后的连续6个月里,厚度0.22~0.28m m范围的T-4板材硬度平均值变化情况。
纯锡镀层锡须生长机理及聚氯代对二甲苯膜抑制效果研究李其海;陈玮玮;张伟;黄琨【摘要】The mechanism of tin whisker growth of pure tin coating on lead-free devices and leadframes was analyzed by scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy.Parylene C (PC) film was deposited on pure tin coating surface by chemical vapor deposition (CVD) and its suppression effect on tin whisker growth was studied.The results showed that the intermetallic compound (IMC) at Cu/Sn interface usually grows toward tin grain boundaries,leading to an in-situ increase of volume by 44.8% and the generation of compressive stress,which is increased with the growth of irregular IMC layer at the substrate/coating interface.The tin coating is extruded under the action of compressive stress,resulting in the formation of tin whisker.The PC film can suppress the growth of tin whisker obviously.The thicker the PC film is,the slower the tin whisker and the longer the incubation time are.A 5 μm-thick PC film effectively suppresses the growth of tin whisker.%以无铅器件及无铅引线框架为研究对象,采用扫描电镜、能谱分析了纯锡镀层锡须生长机理.采用化学气相沉积(CVD)法在样品表面镀聚氯代对二甲苯(PC)膜,研究了PC膜对锡须生长的抑制效果.结果表明:Cu/Sn界面处金属间化合物(IMC)易于向Sn晶界处生长,使得原位体积增加44.8%,因此界面处会产生较大压应力.此压应力会随着镀层/基体界面IMC层的不规则形成而增大.在压应力的作用下,Sn被挤出,从而形成锡须.PC膜对锡须的生长具有明显的抑制作用,且随着PC膜厚度的增大,锡须生长变慢,孕育期更长.5 μm厚的PC膜能有效抑制锡须生长.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】9页(P553-561)【关键词】纯锡镀层;锡须;金属间化合物;晶界;聚氯代对二甲苯膜;抑制【作者】李其海;陈玮玮;张伟;黄琨【作者单位】中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TQ153.13电子元器件引脚表面通常会电镀一层Sn基合金(如Sn–Pb),以改善引脚的可焊性。
一、什么是锡须生长锡须生长是在锡的表面按照锡的结晶形式生长的锡的可以导电的须状物,这种锡须的生长尤其是电镀锡比较明显。
锡须一般可以长到几个毫米,但是个别的可以长到10毫米,直径可以是几个微米,10个微米的比较少见。
美国宇航局太空飞行中心的一个电磁继电器发生的一次短路现象二、产生的机理有各种说法,但是比较主要的是应力产生机制。
对影响锡须生长的因素主要有:温度、湿度、热循环、应力、电场等温度循环对锡须的生长有很大的促进作用。
生长的温度在50℃最快,在20~25℃也可以生长,但一般认为在150℃就会结束生长。
三、可能产生的影响可能引起稳定的短路、瞬态短路(锡须熔断)、电弧、产生多于物(主要发生在密闭的腔体内,例如继电器、混合集成电路等)、使元件脱落,使电子元件的电性能和机械性能下降。
四、降低锡须生长引起的风险的方法:1、浸焊这种方式是在纯锡的表层浸一层锡铅的焊料,可以减缓纯锡的锡须生长。
2、给镀层覆盖一层物质锡须还可能生长。
3、剥掉原来的纯锡层后重新电镀一层锡铅对我公司生产的产品如果一定要进行端头的锡铅化我想到的有如下的方法:1、采购端头只有银钯的产品后自己进行镍和锡铅的电镀困难是采购的周期要长,现在有厂家可以生产,但是产品的容量范围没有现在的宽。
2、将现有的产品进行浸焊,这种方法的风险比较大,而且很容易引进缺陷。
3、直接对现有产品进行电镀,这种方法的缺点是容易引起损耗、绝缘电阻的降低。
其中2、3这两种方法生产的产品尺寸不容易控制,容易做大。
说明:锡须的生长和纯锡的东西在低温下的粉碎是两个概念,纯锡在低温下的粉碎是因为其发生相变而引起的,是整块金属的变化;锡须的生长是单个晶粒由于条件的允许而引起的生长,是部分金属的变化。
以下是美国军用的失效案例1. Military Airplane:G. Davy,, Northrop Grumman Electronic Systems Technical Article, October2002军用飞机2. Patriot Missile:Suspected tin whisker related problems (Fall 2000)爱国者导弹3. Phoenix Air to Air Missile:L. Corbid, "Constraints on the Use of Tin Plate in Miniature ElectronicCircuits", Proceedings 3rd International SAMPE Electronics Conference, pp. 773-779, June 20-22, 1989.Phoenix 空空导弹4. F-15 Radar: B. Nordwall, "Air Force Links Radar Problems to Growth of Tin Whiskers", AviationWeek and Space Technology, June, 20, 1986, pp. 65-70F-15 雷达5. U.S. Missile Program:J. Richardson, and B. Lasley, "Tin Whisker Initiated Vacuum Metal Arcingin Spacecraft Electronics," Proceedings 1992 Government Microcircuit Applications Conference, Vol.XVIII, pp. 119 - 122, November 10 - 12, 1992.导弹的一个部位(不会翻译)因为锡须产生了电弧(发生在电路中)6. U.S. Missile Program:K Heutel and R. Vetter, "Problem Notification: Tin Whisker growth inelectronic assemblies", Feb. 19, 1988, memorandum锡铅合金端头的产品主要应用在MIL-PRF-55681和高可靠领域。