Техническая сторона вопроса
Образование кристаллов на проводнике по-английски звучит как «whisker». Технические словари дают много вариантов перевода, но самый близкий по смыслу — нитевидные усы, контактный усик, нитевидный кристалл.
Суть явления: в ряде случаев из припоя и залуженных поверхностей могут вырастать очень тонкие (обычно около 1 мкм) и длинные (до 10 мм) прямые кристаллы.
Основные металлы, которые подвержены этому явлению — олово (Sn), кадмий (Cd) и цинк (Zn), из которых наиболее известным и распространенным является олово. Кристаллы самопроизвольно прорастают на его поверхности в виде образования узлов или нитей, которые вызывают две проблемы для производителей и пользователей:
- Электрическое замыкание. Они могут расти между соседними проводниками с разными потенциалами и вызывать либо кратковременное короткое замыкание, либо постоянное короткое замыкание.
- Потенциальные механические проблемы с контактными кольцами, оптическими и микроэлектромеханическими устройствами, а также другими подобными.
Как предотвратить
Для решения возникающей проблемы применяются разные методы и, традиционно, к чистому олову добавляется свинец для замедления роста кристаллов. Забота об окружающей среде и конкуренция на рынке вызывают необходимость удаления свинца из электронной промышленности. В соответствии с директивой об ограничении использования опасных веществ (RoHS), Европейский союз запретил использование свинца, ртути, кадмия, шестивалентного хрома, полибромированного бифенила, полибромированных дифениловых эфиров в электротехнической и электронной продукции.
Компания EAE полностью поддерживает эту установку и исключает из своего производства запрещенные материалы из-за вреда, которого они наносят здоровью и глобальной проблеме «высокотехнологичного мусора». В связи с этим усложняется сам производственный процесс.
Возникновение оловянных кристаллов вызвано рядом факторов, которые производители и пользователи обязаны знать
Согласно многим теориям именно стресс металла обеспечивает движущую силу для формирования кристаллов, их скорость роста зависит от многих факторов, таких как температура окружающей среды, дефекты и царапины на поверхности, структура материала, толщина покрытия, коэффициент диффузии и взаимодействие между материалами.
Чтобы избежать сбоев в работе своей продукции, компании EAE разработала ряд правил и процедур по производству и хранению продукции, уделяя при этом особое внимание оценке рисков возникновения кристаллов при закупке электронных компонентов, параметрам процесса гальванизации и химическому составу гальванических ванн. Помимо олова, ЕАЕ покрывает золотом некоторые контактные соединения, что уменьшает риск возникновения кристаллов. Разработан свод правил по хранению и транспортировке продукции, что так же является не маловажным моментом, так как царапины и вмятины на поверхности шинопроводов могут также стать причиной образования нитевидных кристаллов.
