Leute,
Wir setzen unsere Serie über Zinnbart fort. Im letzten Beitrag haben wir besprochen, was sie sind. In diesem Beitrag werden wir besprechen, was sie verursacht.
Zinnwhisker werden hauptsächlich durch Druckspannungen im Zinn verursacht. Die häufigste Ursache für diese Spannungen ist die Diffusion von Kupfer in das Zinn, wie in Abbildung 1a zu sehen ist. Eine solche Diffusion ist üblich, wenn Zinn auf Kupfer plattiert, geschmolzen oder aufgedampft wird. Kupfer diffundiert bevorzugt in Zinn und verschlimmert die Bildung von Zinnwhiskern.
Abbildung 1. Einige Ursachen für Zinnwhisker
Eine weitere Ursache für Zinnwhisker kann darin bestehen, dass Zinn auf ein Material mit einem geringeren Ausdehnungskoeffizienten als das Zinn aufgeschmolzen oder aufgedampft wird, z. B. auf eine Legierung 42 oder Keramik. Wenn die Temperatur steigt, wird das Zinn durch das Material mit dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten eingeengt. Dieser Zwang verursacht Druckspannungen im Zinn, die zu Zinnwhiskern führen können. Siehe Abbildung 1b.
Weniger häufige Ursachen sind Korrosion, wie in Abbildung 1c zu sehen, und mechanische Belastungen, wie in Abbildung 1d.
Da die Kupferdiffusion eine der wahrscheinlichsten Ursachen für Zinnwhisker ist, sollte dieser Mechanismus näher erläutert werden. Das linke Bild in Abbildung 2 zeigt den Mechanismus der Diffusion von Kupfer in Zinn. Der Mechanismus ist so stark, dass die Diffusion des Kupfers oft Hohlräume im Kupfer hinterlässt. Solche Hohlräume werden als Kirkendall-Hohlräume bezeichnet. Das rechte Bild in Abbildung 2 ist eine Röntgenkarte von Kupfer (grün), das in Zinn (schwarz) diffundiert.
Abbildung 2. Kupfer diffundiert in Zinn.
Eine Möglichkeit, diese Art von Zinnwhiskerwachstum zu minimieren, besteht natürlich darin, die Diffusion von Kupfer in Zinn zu verhindern. In einem späteren Beitrag werden wir diese und andere Techniken zur Verringerung von Zinnwhiskern erörtern.
Zum Wohl,
Dr. Ron
