I. Sự hình thành râu thiếc

Râu thiếc (Tin Whisker) là tinh thể thiếc nguyên chất dạng râu mọc tự nhiên từ bề mặt thiếc hoặc kim loại mạ thiếc. Quá trình hình thành của nó liên quan đến sự dịch chuyển vật lý của tinh thể kim loại, thường do ứng suất sau khi hàn gây ra.

Sự phát triển của râu thiếc là một hành vi rão ở nhiệt độ phòng dưới tác dụng của gradient ứng suất, cần hội đủ ba điều kiện: nguồn ứng suất, sự ràng buộc của lớp oxy hóa và sự khuếch tán tầm xa của nguyên tử Sn. Động lực tăng trưởng của râu thiếc chủ yếu là ứng suất bên trong, như hợp chất liên kim loại Cu6Sn5 hình thành giữa giao diện Cu/Sn tạo ra ứng suất nén lên lớp thiếc.

II. Cơ chế hình thành

Cơ chế phát triển của râu thiếc vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng nghiên cứu chỉ ra rằng, ứng suất nén bên trong lớp mạ là động lực chính cho sự phát triển của râu thiếc. Cụ thể, sự khuếch tán lẫn nhau giữa thiếc và đồng sẽ hình thành hợp chất liên kim loại (IMC), quá trình này làm ứng suất bên trong lớp thiếc tăng nhanh, thúc đẩy nguyên tử thiếc khuếch tán dọc theo biên giới hạt tinh thể, từ đó sinh ra râu thiếc. Nguồn gốc ứng suất nén có thể là ứng suất cơ học, ứng suất nhiệt hoặc ứng suất hóa học.

III. Các yếu tố ảnh hưởng

Thông qua việc kiểm soát sự thay đổi của các yếu tố sau, có thể đạt được mục đích tăng tốc hoặc ức chế sự phát triển của râu thiếc:

IV. Tác hại của râu thiếc

Sự tồn tại của râu thiếc có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm điện tử, tác hại chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:

• ⚡ Ngắn mạch vĩnh viễn
  Sau khi râu thiếc phát triển đến độ dài nhất định, có thể làm ngắn mạch hai dây dẫn khác nhau, đặc biệt trong mạch điện áp thấp, trở kháng cao, có thể tạo ra ngắn mạch bền vững.
• 💥 Ngắn mạch thoáng qua
  Dưới điện áp cao, dòng điện có thể vượt quá khả năng chịu đựng của râu tinh thể, dẫn đến râu thiếc nóng chảy đứt, từ đó tạo ra ngắn mạch thoáng qua.
• 📶 Nhiễu tín hiệu
  Sự tồn tại của râu thiếc có thể dẫn đến thay đổi đường dẫn tín hiệu, từ đó gây nhiễu tín hiệu, ảnh hưởng đến chức năng bình thường của thiết bị điện tử.
• 🔥 Phá hủy cách điện và tích tụ nhiệt
  Có thể xuyên thủng vật liệu cách điện, dẫn đến phá hủy cách điện gây sự cố mạch điện; ngắn mạch gây ra có thể dẫn đến tích tụ nhiệt cục bộ, tăng nguy cơ hỏa hoạn.
• 🌍 Ô nhiễm môi trường
  Sự hình thành và rơi rụng của râu thiếc có thể gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt trong quá trình sản xuất sản phẩm điện tử không chì, vấn đề râu thiếc càng nổi cộm.