汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的錫晶須分析

錫的晶須簡(jiǎn)稱(chēng)錫須，其是從錫鍍層表面自發(fā)生長(zhǎng)出來(lái)的一種細(xì)長(zhǎng)狀錫結(jié)晶。對(duì)于可靠性要求很高的系統(tǒng)如汽車(chē)電子，需要特別關(guān)注錫須，其生長(zhǎng)是潛在的，不可預(yù)測(cè)的，會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)料的后果。汽車(chē)電子產(chǎn)品使用純錫鍍層，當(dāng)錫須所構(gòu)成的短路電流超過(guò)其所能承受的電流時(shí)，可將錫須熔斷，造成斷路故障。低電壓、高阻抗電路的電流不足以熔斷錫須，當(dāng)錫須生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后，會(huì)使兩個(gè)不同的導(dǎo)體短路，造成汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）故障。發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)可能會(huì)使晶須從表面脫落，使相鄰部件存在短路的風(fēng)險(xiǎn)。

普遍認(rèn)為，產(chǎn)生錫須的主要原因是錫鍍層中的壓應(yīng)力（有可能是電鍍過(guò)程的殘余應(yīng)力）。電鍍材料與基體材料的熱膨脹系數(shù)不一致也能導(dǎo)致錫須的產(chǎn)生。許多研究者認(rèn)為，在純錫鍍層使用鎳作為下鍍層（隔離層）可使錫須的生長(zhǎng)緩慢。為檢查錫須的生長(zhǎng)特性，對(duì)ECU進(jìn)行溫度/濕度循環(huán)試驗(yàn)。測(cè)試配置文件盡可能地模擬在ECU下的使用條件，試驗(yàn)的兩個(gè)極限條件為：溫度25℃、相對(duì)濕度50%;溫度85℃、相對(duì)濕度85%。共進(jìn)行5次循環(huán)試驗(yàn)，歷時(shí)1250h。通過(guò)觀察錫須的微觀結(jié)構(gòu)，可以看出用鎳作為下鍍層不能阻止錫須的產(chǎn)生。

為消除錫須，制造商應(yīng)在汽車(chē)電子中避免使用純錫鍍層?？紤]到成本問(wèn)題，替代產(chǎn)品可以是鎳鈀、鎳金、鎳鈀金以及銀基鍍層。其它方法可以是浸銀、熱風(fēng)整平以及化學(xué)鎳金。

刊名：Microelectronics Reliability（英）

刊期：2014年第1期

作者：Elviz George et al

編譯：倪媛媛