汽車發動機控制單元的錫晶須分析

汽車發動機控制單元的錫晶須分析

錫的晶須簡稱錫須，其是從錫鍍層表面自發生長出來的一種細長狀錫結晶。對于可靠性要求很高的系統如汽車電子，需要特別關注錫須，其生長是潛在的，不可預測的，會產生難以預料的后果。汽車電子產品使用純錫鍍層，當錫須所構成的短路電流超過其所能承受的電流時，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，當錫須生長到一定長度后，會使兩個不同的導體短路，造成汽車發動機控制單元（ECU）故障。發動機振動時可能會使晶須從表面脫落，使相鄰部件存在短路的風險。

普遍認為，產生錫須的主要原因是錫鍍層中的壓應力（有可能是電鍍過程的殘余應力）。電鍍材料與基體材料的熱膨脹系數不一致也能導致錫須的產生。許多研究者認為，在純錫鍍層使用鎳作為下鍍層（隔離層）可使錫須的生長緩慢。為檢查錫須的生長特性，對ECU進行溫度/濕度循環試驗。測試配置文件盡可能地模擬在ECU下的使用條件，試驗的兩個極限條件為：溫度25℃、相對濕度50%;溫度85℃、相對濕度85%。共進行5次循環試驗，歷時1250h。通過觀察錫須的微觀結構，可以看出用鎳作為下鍍層不能阻止錫須的產生。

為消除錫須，制造商應在汽車電子中避免使用純錫鍍層。考慮到成本問題，替代產品可以是鎳鈀、鎳金、鎳鈀金以及銀基鍍層。其它方法可以是浸銀、熱風整平以及化學鎳金。

刊名：Microelectronics Reliability（英）

刊期：2014年第1期

作者：Elviz George et al

編譯：倪媛媛