锡膏焊后出现的锡须是什么东西？

电子产品中往往包含各种类型的芯片，这些芯片需要通过封装的形式形成电通路。在电子产品封装时往往需要用到锡膏等焊接材料进行芯片与基板的键合来实现电通路。由于锡与铜在加热状态下的结合效果优秀，目前软钎焊界还是主要使用锡基锡膏。但是锡并不一定总是带来好处，在低银含量的无铅锡膏（如SnAg0.3Cu0.7）中，较高的锡含量可能会给封装带来隐患，如锡须生长。

1. 锡须性质及成因
锡须是纯锡或高锡含量物体上的自发生成的表面缺陷，如锡膏制成的焊点或PCB表面处理。PCB表面处理往往采用镀层方式，如果焊盘上镀有Sn层，则可能出现锡须生长。锡须的长度相当细小，通常在20到100μm之间，不排除某些情况长度能达到毫米级长度。锡表面晶须生长的驱动力一般归因于锡晶粒上出现了机械应力。机械应力的出现原因有很多，包括PCB表面电镀和Sn-Cu扩散生成金属间化合物(IMC)都会形成不同程度的残余应力。晶须在受到应力释放作用后从锡层中挤出。

                                                                               图1. 锡须外貌 
 
影响锡须生长的速率的因素有很多。SnAg3Cu0.5和SnAg0.3Cu0.7锡膏的Sn含量都达到了95wt%以上，在焊后容易出现锡须生长的问题。不过由于SnAg0.3Cu0.7锡膏的Sn含量更多，其更容易大量形成锡须。高温老化会加快焊点金属间化合物的生长。对于SAC锡膏而言首先会生成Cu6Sn5 IMC。随着老化时间增加，IMC厚度增加，IMC晶粒粗化。从而增加了对晶粒的压应力。此外不少学者认为腐蚀性环境如高温高湿对锡须生长带来影响。

2. 锡须的危害
锡须的出现会增大元件和引线间的短路隐患。当锡须出现时通常会沿着两个导体之间的路径生长，从而在路径之间产生短路和错误信号等故障。短路是电子产品生产商所不能容忍的问题。因此，锡须的出现在现代微电子技术中是亟待解决的问题。

3. 锡须解决方法
1) 在锡膏中加入铅可缓解锡须的形成。Sn和Pb之间不会生成IMC，因而减小了内应力，抑制了锡须形成。但是由于焊料无铅化要求，添加Pb的方法适用性较低。
2）在SAC锡膏中添加Bi能够减缓锡须形成并较少长锡须的数量。
3）150℃热处理30-60分钟。
4）在焊盘上镀镍可以减缓Cu向Sn的扩散速度，从而减慢锡须生长。
5）优化回流曲线，释放多余的热应力。
6）焊料中加入纳米金属颗粒，减缓晶粒粗化达到减小应力作用。
 
4. 高可靠锡膏
深圳市福英达在生产无铅锡膏方面有着大量的实践经验和技术积累。福英达的锡膏产品能够很好的解决锡须问题，在焊接后机械强度和导电性能优秀。欢迎客户与我们联系了解更多产品信息和相关微电子焊接解决方案。

 审核编辑 黄宇