晶鬚也稱為锡鬚,是出現在電子元件中的現象,是指金屬中長出類似毛髮或是鬚狀的金屬。锡鬚在二十世紀初真空管時期就有相關紀錄,當時在製造時用純錫或是幾近純錫的合金作為銲料,而在有銲料的焊點上長出毛髮或是鬚狀的金屬物質,造成焊點之間的短路。晶鬚會在有壓縮應力的情形下出現。也有有關鋅、鎘甚至鉛晶鬚的記載。針對晶鬚問題的改善有許多相關技術,包括退火程序(加熱及冷卻)的調整,加入像銅或鎳之類的元素,或是用包覆以避免短路。以往會加入铅可以使晶鬚的成長放慢。
由於危害性物質限制指令(RoHS)等歐盟指令關注鉛帶來的健康問題以及「高科技垃圾」問題(WEE),欧洲联盟在21世紀初期已在大部份的消費電子產品中禁止使用铅,而無鉛銲料較容易出現晶鬚,此一問題又再度受到重視。
產生機制
,在顯微鏡下的影像,其中可以看到晶鬚]]
晶鬚是金屬晶体冶金学上的現象,從金屬表面自發性長出微小的絲狀金屬結構。此一效應主要會出現在金屬元素,不過也會出現在合金上。
晶鬚背後的機制目前仍未充份瞭解,不過會因為機械的壓縮應力而引發,包括以下幾項:
- 金屬絲在電場中因靜電極化而得到的能量
- 電鍍產生的殘餘應力
- 利用力學方式引入的應力
- 因為不同金屬擴散而引發的應力
- 因為熱引入的應力
- 材料的應變梯度
晶鬚和金屬的不同:樹枝狀結晶外形類似蕨類,會沿著金屬表面生長,而晶鬚是髮狀的,會垂直於金屬表面成長。樹枝狀結晶的成長需要濕氣,讓金屬變成溶液中的金屬離子,在有電磁場時因為电迁移而重新分佈。目前還不確定晶鬚的準確機制,但已知晶鬚形成不需要金屬離子的溶劑化,也不需要有電磁場。
相關條目
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- 晶体生长
- 金铝合金
參考資料
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