"Фууу, что это за плесень?" или " Как усики из металлов мешают работать электронике?"2
Что такое вискеры?
На самом деле это не плесень, а феномен под названием вискеры (от англ. сл. «whiskers» — «усы»). Феномен, когда из металла (цинк, олово и некоторые другие) самопроизвольно вырастает тонкий нитевидный монокристалл металла. И проблема в том, что он проводящий! И беда, если такие кристаллы начинают расти из оловянного покрытия радиодеталей на плате центрального компьютера, вызывая короткие замыкания и сбои.
Это явление уже приводило к авариям и отказам, например, поломке спутника Galaxy IV. А в 2005 году в штате Коннектикут (США) даже пришлось остановить работу целой АЭС просто потому, что похожий вискер замкнул один из датчиков и сработала ложная тревога.
Вискер замкнул один из датчиков противопожарной системы
upd: @joshkinkot76, спасибо за хороший вопрос - дополняем оперативно)
1. Внутренние механические напряжения в покрытии, которые возникают из-за:
- Механического воздействия (вибрации, изгибы плат).
- Неправильного нанесения гальванического покрытия (например, оловянного).
- Разницы в коэффициентах теплового расширения (КТР) между основным материалом и покрытием.
2. Еще одна причина – это неправильный состав металлического покрытия:
- Чистое олово (Sn) склонно к образованию вискеров.
- Добавки (свинец Pb, висмут Bi, серебро Ag) снижают риск, но из-за экологических норм (RoHS) свинец почти не используется.
3. Влияние температуры и влажности
- Циклический нагрев/охлаждение ускоряет рост вискеров.
- Высокая влажность способствует электрохимическим процессам, стимулирующим их образование.
4. Время
- Вискеры могут расти годами, даже если изначально покрытие выглядело нормально.
Где чаще всего появляются вискеры?
- Выводы компонентов (особенно в бессвинцовых припоях).
- Контакты разъемов и реле.
- Дорожки печатных плат с металлизацией.
- Корпуса микросхем (особенно в высоковольтных схемах).
Что такое "whiskers"?
А можно ли как-то предотвратить появление вискеров? Да и ниже приведем основные способы:
1. Использовать легированные покрытия (олово с добавками серебра, меди, висмута).
2. Наносить барьерные слои (никелевая подложка под олово).
3. Применять конформные покрытия (лаки, защищающие металл от влаги).
4. Контролировать условия эксплуатации (избегать перепадов температуры и влажности).
5. В критичных случаях – использовать свинцовосодержащие припои (например, в аэрокосмической отрасли).
Благодарим за подготовку поста коллегу из инженерного хаба с псевдонимом Уральский инженер.) А из вас кто-нибудь готов поспорить, что материаловедение - одна из важнейших дисциплин в подготовке инженеров?)