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汽车发动机控制单元的锡晶须分析

2014-12-13

汽车文摘 2014年9期
关键词:晶须镀层短路

汽车发动机控制单元的锡晶须分析

锡的晶须简称锡须,其是从锡镀层表面自发生长出来的一种细长状锡结晶。对于可靠性要求很高的系统如汽车电子,需要特别关注锡须,其生长是潜在的,不可预测的,会产生难以预料的后果。汽车电子产品使用纯锡镀层,当锡须所构成的短路电流超过其所能承受的电流时,可将锡须熔断,造成断路故障。低电压、高阻抗电路的电流不足以熔断锡须,当锡须生长到一定长度后,会使两个不同的导体短路,造成汽车发动机控制单元(ECU)故障。发动机振动时可能会使晶须从表面脱落,使相邻部件存在短路的风险。

普遍认为,产生锡须的主要原因是锡镀层中的压应力(有可能是电镀过程的残余应力)。电镀材料与基体材料的热膨胀系数不一致也能导致锡须的产生。许多研究者认为,在纯锡镀层使用镍作为下镀层(隔离层)可使锡须的生长缓慢。为检查锡须的生长特性,对ECU进行温度/湿度循环试验。测试配置文件尽可能地模拟在ECU下的使用条件,试验的两个极限条件为:温度25℃、相对湿度50%;温度85℃、相对湿度85%。共进行5次循环试验,历时1250h。通过观察锡须的微观结构,可以看出用镍作为下镀层不能阻止锡须的产生。

为消除锡须,制造商应在汽车电子中避免使用纯锡镀层。考虑到成本问题,替代产品可以是镍钯、镍金、镍钯金以及银基镀层。其它方法可以是浸银、热风整平以及化学镍金。

刊名:Microelectronics Reliability(英)

刊期:2014年第1期

作者:Elviz George et al

编译:倪媛媛

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