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주석 수염 101: 2부: 수염의 원인

여러분,

주석 수염에 대한 시리즈를 계속 이어가겠습니다. 지난 글에서는 주석 수염의 정의에 대해 설명했습니다. 이번 글에서는 그 원인에 대해 알아보겠습니다.

주석 수염은 주로 주석의 압축 응력에 의해 발생합니다. 응력의 가장 일반적인 원인은 그림 1a에서 볼 수 있듯이 구리가 주석으로 확산되는 것입니다. 이러한 확산은 주석이 구리 위에 도금, 용융 또는 증발될 때 흔히 발생합니다. 구리는 우선적으로 주석으로 확산되어 주석 수염 생성을 악화시킵니다.

열 사이클, 부식 및 기계적 작용 하에서 주석 위스커가 형성되는 과정을 보여주는 4칸 도식도.

그림 1. 주석 수염의 몇 가지 원인

주석 수염의 또 다른 원인은 주석이 합금 42 또는 세라믹과 같이 주석보다 팽창 계수가 낮은 재료 위에 도금, 용융 또는 증발될 때 발생할 수 있습니다. 온도가 상승하면 주석은 팽창 계수가 낮은 재료에 의해 제약을 받습니다. 이러한 제약으로 인해 주석에 압축 응력이 발생하여 주석 수염이 생길 수 있습니다. 그림 1b를 참조하세요.

덜 일반적인 원인으로는 그림 1c에서 볼 수 있는 부식과 그림 1d에서 볼 수 있는 기계적 응력이 있습니다.

구리 확산은 주석 수염의 가장 유력한 원인 중 하나이므로 이 메커니즘에 대해 자세히 알아볼 필요가 있습니다. 그림 2의 왼쪽 이미지는 구리가 주석으로 확산되는 메커니즘을 보여줍니다. 이 메커니즘은 매우 강력하여 구리의 확산은 종종 구리에 공극을 남깁니다. 이러한 공극을 커켄달 공극이라고 합니다. 그림 2의 오른쪽 이미지는 주석(검은색)으로 확산되는 구리(녹색)의 엑스레이 맵입니다.

커켄달 공극이 있는 CuSn 및 Cu 위의 Sn 층에 대한 단면도 및 EDS 맵.

그림 2. 주석으로 확산되는 구리.

이러한 유형의 주석 수염 성장을 최소화하는 한 가지 방법은 구리가 주석으로 확산되는 것을 방지하는 것입니다. 향후 게시물에서 이 방법과 다른 주석 수염 완화 기술에 대해 설명하겠습니다.

건배,

론 박사