在面對國外進口器件的綠色環(huán)保全面無鉛化的大背景下，若在高可靠性領(lǐng)域使用該類器件必將涉及到混裝、元器件耐焊接熱、錫須生長等諸多問題，雖然美國SpaceX公司認(rèn)為錫須隱患，是可以預(yù)見，可以預(yù)防的，但無鉛工藝在我國高可靠性應(yīng)用中一直是屬于禁用工藝，即使錫須生長機理目前還沒有一個準(zhǔn)確的定論，作為已經(jīng)識別出來的可靠性隱患還是“扼殺在搖籃中比較好”，因為99分也是0分。
在工業(yè)界轉(zhuǎn)向無引腳封裝一年多的時間里，在元件的引腳電鍍、焊球、焊膏生長“錫須”的可能性飛速膨脹。然而讓人驚訝的是，錫須問題并沒有想象中那么肆虐。什么是錫須呢？NASA已經(jīng)就錫須問題進行了多年研究，他們將其定義為可在材料外層的錫（通常為電鍍錫）表面上生長的導(dǎo)電錫晶體結(jié)構(gòu)。典型的錫須是從表面伸出來的，其形狀為很細(xì)的單絲或者頭發(fā)狀 凸出。
錫須可以將臨近位置，不同電勢的兩個電路元件橋連起來從而導(dǎo)致電子系統(tǒng)的失效。最令人沮喪的是，目前為止，錫須形成的確切原因、條件以及時間框架依然不清楚。自歐盟的《有害物質(zhì)限制指令》（RoHS）生效后，錫須是如何影響產(chǎn)品可靠性的呢？
“關(guān)注錫須對電子產(chǎn)品可靠性的影響是合理的，但需要全面地看待”Indium Corp.的高級研究員、Dartmouth College的教授Ronald Lasky指出，“關(guān)于錫須失效機理的最具權(quán)威解釋是由NASA的Michael Sampson 和 Henning Leidecker提出的，NASA目前有一個關(guān)于錫須相關(guān)解釋的網(wǎng)站，可以從該網(wǎng)站上看到很多與錫須相關(guān)的失效數(shù)據(jù)。”
“總的來說，目前我們還沒遇到過錫須問題，但這并不說明我們以后不會遇到，”ASAT Inc.主管工程和技術(shù)的高級副總裁Leo M. Higgins III這樣認(rèn)為，“在JEDEC測試中我們看到的最大的晶須尺寸為20-30µm。有時在一個很短的時間內(nèi)錫須會突然出現(xiàn)，有時你在2000小時內(nèi)看不到任何晶須，但在3000小時時，你可能會突然看到一個很大的晶須，因而很難預(yù)測何時晶須產(chǎn)生。使我們的測試對于實際應(yīng)用沒有任何意義的另一個重要因素是我們測試時是沒有加偏置的。
在那些未經(jīng)回流以及暴露在助焊劑和回流環(huán)境的元件中也有錫須出現(xiàn)。這兩個因素會對測 試結(jié)果造成很大影響。”錫須的遷移是怎樣的呢？制作RoHS兼容、引腳覆錫元件的公司可以使用多種錫須遷移策略（而不是消除），據(jù)Lasky講，“這些方法包括在工藝上最小化錫中的殘余應(yīng)力、加入少量的鉍（比如3%）、在引腳的銅基材與錫之間加入鎳薄層等等，”他還提到，“這些策略可以將錫須的影響降低到很小，對應(yīng)產(chǎn)品的風(fēng)險在其10年壽命范圍內(nèi)是可接受的。
但什么是可接受的風(fēng)險？當(dāng)晶須帶來的風(fēng)險很小，以致于可預(yù)見的主要失效模式被認(rèn)為與錫須無關(guān)，就認(rèn)為此時錫須帶來的風(fēng)險是可接受的。” 其他與錫相關(guān)的問題還有哪些呢？
有意思的是，ASAT指出，在業(yè)界向無引腳封裝轉(zhuǎn)變之后，測試插座的污染成為一個令人頭痛的問題。為解決這一問題，他們最近轉(zhuǎn)向新一代錫化學(xué)的研究，使用這種物質(zhì)，對應(yīng)產(chǎn)品在電測試時向測試插座轉(zhuǎn)移的碎屑更少，并可以提供更好的晶須抑制效果。“使用原來的錫制作方法，對應(yīng)的失效率5%，這表明在測試插座上有很多粘附污染后，開始檢測出‘開路’。
使用新一代制錫方法之后，供應(yīng)商聲稱失效率降低到0.5-1.5%，” ASAT的應(yīng)用工程部主管Serafin Pedron解釋說：“這大約提高了近 5倍。由于錫的結(jié)晶更細(xì)，晶粒更均勻，在接觸位置的磨損更低，錫氧化層積累更少，因而降低了失效率。” 業(yè)界轉(zhuǎn)入無引腳封裝之后的另一個與封裝相關(guān)的挑戰(zhàn)是跌落實驗，Higgins提到在過去一年里，ASAT開發(fā)了沖擊實驗和跌落實驗解決方案，可以在跌落實驗中測試便攜電子產(chǎn)品的無引腳焊球以及一般引腳。但現(xiàn)有的這些方案使用的都是高溫焊球。最后需要指出的是，無引腳封裝轉(zhuǎn)變過程中很多問題會不斷涌現(xiàn)（也包括一些好的方面）。對錫須而言，如Lasky所言，“RoHS已經(jīng)生效15個月了，已經(jīng)有價值約4千億美元的 RoHS 兼容產(chǎn)品面世，在這一領(lǐng)域的所有這些產(chǎn)品中，還沒有與錫須相關(guān)的重大失效被報道。”
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