AEC-Q102規(guī)定了汽車電子所有內(nèi)外使用的分立光電半導(dǎo)體元器件的最低應(yīng)力測(cè)試要求和測(cè)試條件，其每項(xiàng)測(cè)試都是針對(duì)車用光電器件所可能遭受的嚴(yán)酷環(huán)境來設(shè)計(jì)的，以保護(hù)行車時(shí)的安全性，適用產(chǎn)品包括發(fā)光二極管（LED）、激光組件、激光元件、光電二極管、光電晶體管、光耦等等。

　　該規(guī)范在工藝質(zhì)量評(píng)價(jià)測(cè)試組C中對(duì)引腳噴錫處理的光電器件特別提出了晶須實(shí)驗(yàn)要求。

　　晶須

　　晶須是指在某些金屬、合金或其他晶體材料表面長出的細(xì)小晶體結(jié)構(gòu)。它們通常呈現(xiàn)出纖維狀或毛狀的形態(tài)，具有非常細(xì)小的直徑和相對(duì)較長的長度。最常見的是在錫、鎘、鋅、銻、銦等金屬上生長，很少出現(xiàn)在鉛、鐵、銀、金、鎳等金屬上面。

　　其中錫的晶須簡稱“錫須”，它是一種單晶體結(jié)構(gòu)，有導(dǎo)電能力。歐盟實(shí)施的在電子、電氣設(shè)備中使用有害物質(zhì)的法規(guī)（RoHS），限制使用的六種有害物質(zhì)包括鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴化聯(lián)苯與多溴聯(lián)苯醚。在這六種物質(zhì)里，禁止使用鉛迫使許多工藝、材料都必須改變。為適應(yīng)無鉛化的趨勢(shì)，電子元器件引腳表面鍍層也要求不使用鉛，由于錫銅和錫銀銅已經(jīng)被業(yè)界作為無鉛焊料的主流，因此錫鍍層被列為最佳的替代鍍層之一，從而增加了錫須生長的風(fēng)險(xiǎn)。另外電子產(chǎn)品的小型化、高密度的趨勢(shì)要求元器件引腳間距越來越小，引腳表面無鉛化錫鍍層產(chǎn)生的錫須勢(shì)必會(huì)極大影響產(chǎn)品的可靠性。

　　2021年某品牌電動(dòng)汽車就因逆變器直流母線電容上連接銅排螺絲的鍍錫端子因錫須造成高壓直流電正負(fù)極間短路而進(jìn)行了市場(chǎng)召回。錫須的形狀一般有直的、扭曲的、溝狀、交叉狀等，有時(shí)也有中空的，外表面呈現(xiàn)溝槽，圖1所示一些常見形狀的錫須。

  
常見形狀的錫須

　　錫須的形成機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的過程，目前尚無統(tǒng)一定論，有幾個(gè)主要的理論和假設(shè)：

　　壓力釋放理論

　　這個(gè)理論認(rèn)為，錫須的形成是由于在電鍍或熱處理過程中，錫鍍層受到壓力或應(yīng)力的影響，導(dǎo)致晶格的殘余應(yīng)變。錫須形成是為了釋放這種應(yīng)變，通過生長錫須來減少應(yīng)變。

　　電遷移理論

　　這個(gè)理論認(rèn)為，錫須的形成是由于電遷移效應(yīng)。在一些特定的環(huán)境下，如電子器件中的電場(chǎng)和電流密度的作用下，錫原子會(huì)從一個(gè)位置遷移到另一個(gè)位置，形成錫須。

　　相變理論

　　這個(gè)理論認(rèn)為，錫須的形成是由于錫鍍層中的相變。當(dāng)錫鍍層中存在著不穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，錫原子會(huì)重新排列形成穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，從而形成錫須。

　　如前面所分析，隨著無鉛化工藝的逐漸普及，錫須的產(chǎn)生不可避免，只能一定程度預(yù)防和抑制錫須的生長，以下是一些常見的措施：

　　材料選擇

　　選擇高質(zhì)量的錫合金和基板材料，以降低錫須形成的概率。一些合金添加了特定的元素，如鉍、銀和銅，可以減少錫須的形成。

　　設(shè)計(jì)優(yōu)化

　　在電路板設(shè)計(jì)階段，采用合適的布線和間距，降低生長的錫須的電氣影響。

　　焊接優(yōu)化

　　在焊接過程中，優(yōu)化焊接溫度和時(shí)間，以避免過度加熱和過長的焊接時(shí)間形成材料內(nèi)部殘余應(yīng)力。

　　環(huán)境控制

　　在電子設(shè)備的使用環(huán)境中，控制溫度、濕度和振動(dòng)等因素，以減少錫須的形成，避免暴露在極端的溫度和濕度條件下。

　　可靠性測(cè)試

　　在產(chǎn)品研發(fā)或制造過程中，進(jìn)行錫須培養(yǎng)和測(cè)量的可靠性測(cè)試和質(zhì)量控制，以檢測(cè)和排除潛在的錫須問題，一般是參考JESD201標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

　　錫須的形成受到多種因素的影響，形成機(jī)理較復(fù)雜。為了有效預(yù)防和降低錫須對(duì)產(chǎn)品功能的影響，在電子器件的設(shè)計(jì)和制造過程中，可以與專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)合作，以確保錫須問題得到早期的關(guān)注和解決。

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