汽车发动机控制单元的锡晶须分析

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