晶须
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晶须也称为锡须，是出现在电子元件中的现象，是指金属中长出类似毛发或是须状的金属。锡须在二十世纪初真空管时期就有相关纪录，当时在制造时用纯锡或是几近纯锡的合金作为焊料，而在有焊料的焊点上长出毛发或是须状的金属物质，造成焊点之间的短路。晶须会在有压缩应力的情形下出现。也有有关锌、镉甚至铅晶须的记载[1]。针对晶须问题的改善有许多相关技术，包括退火程序（加热及冷却）的调整，加入像铜或镍之类的元素，或是用敷形涂料包覆以避免短路[2]。以往会加入铅可以使晶须的成长放慢。
由于危害性物质限制指令（RoHS）等欧盟指令关注铅带来的健康问题以及“高科技垃圾”问题（WEE），欧洲联盟在21世纪初期已在大部分的消费电子产品中禁止使用铅，而无铅焊料较容易出现晶须，此一问题又再度受到重视。
产生机制
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晶须是金属晶体冶金学上的现象，从金属表面自发性长出微小的丝状金属结构。此一效应主要会出现在金属元素，不过也会出现在合金上。
晶须背后的机制目前仍未充份了解，不过会因为机械的压缩应力而引发，包括以下几项：
晶须和金属的树枝状结晶不同：树枝状结晶外形类似蕨类，会沿着金属表面生长，而晶须是发状的，会垂直于金属表面成长。树枝状结晶的成长需要湿气，让金属变成溶液中的金属离子，在有电磁场时因为电迁移而重新分布。目前还不确定晶须的准确机制，但已知晶须形成不需要金属离子的溶剂化，也不需要有电磁场。
相关条目
编辑参考资料
编辑- ^ Lyudmyla Panashchenko. Whisker Resistant Metal Coatings (PDF). NEPP NASA. [23 October 2013]. （原始内容存档 (PDF)于2017-08-29）.
- ^ Craig Hillman; Gregg Kittlesen & Randy Schueller. A New (Better) Approach to Tin Whisker Mitigation (PDF). DFR Solutions. [23 October 2013]. （原始内容存档 (PDF)于2016-10-20）.
- ^ Karpov, V. G. Electrostatic Theory of Metal Whiskers. Physical Review Applied. 2014-05-15, 1 (4): 044001. Bibcode:2014PhRvP...1d4001K. S2CID 118446963. arXiv:1401.7689
. doi:10.1103/PhysRevApplied.1.044001.
- ^ Borra, Vamsi; Itapu, Srikanth; Karpov, Victor G.; Georgiev, Daniel G. Modification of Tin (Sn) metal surfaces by surface plasmon polariton excitation. Scripta Materialia. 2022-02-01, 208: 114357. ISSN 1359-6462. S2CID 240093482. arXiv:2310.18495 . doi:10.1016/j.scriptamat.2021.114357 （英语）.
- ^ Sun, Yong; Hoffman, Elizabeth N.; Lam, Poh-Sang; Li, Xiaodong. Evaluation of local strain evolution from metallic whisker formation. Scripta Materialia. 2011, 65 (5): 388–391 [2024-03-19]. doi:10.1016/j.scriptamat.2011.05.007. （原始内容存档于2021-03-08）.
