Thiếu quan tâm đến vấn đề Tin Pest như một vấn đề về độ tin cậy trong các sản phẩm quan trọng vẫn còn khó hiểu

Mọi người ơi,

Bài viết gần đây của tôi về hiện tượng “tin whiskers” ( ) đã gợi lại trong tôi ký ức về hiện tượng “tin pest ”. Tôi phải thừa nhận rằng, mặc dù có rất nhiều lo ngại chính đáng về độ tin cậy liên quan đến hiện tượng “tin whiskers”, tôi vẫn cảm thấy ngạc nhiên khi hầu như không có bất kỳ lo ngại tương tự nào về những rủi ro của hiện tượng “tin pest”.

Phải thừa nhận rằng hiện tượng “tin pest” hiếm gặp hơn nhiều so với hiện tượng “tin whiskers”. Mặc dù nhiều người phàn nàn rằng chúng ta chưa hiểu rõ về hiện tượng “tin whiskers”, nhưng chúng ta có thể tạo ra chúng một cách dễ dàng và loại bỏ phần lớn trong số đó. Ngược lại, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tạo ra hiện tượng “tin pest” là rất khó khăn.

Đối với những ai muốn tìm hiểu lại về hiện tượng “tin pest”, hãy tham khảo bài đăng trên blognày hoặcbài báo tổng quan của tôi có tựa đề“Tin Pest: Elusive Threat in Lead-Free Soldering?” (TinPest: Mối đe dọa khó lườngtrong hàn không chì?), đăng trên Tạp chí Phân tích và Phòng ngừa Hỏng hóc (Journal of Failure Analysis and Prevention), Tập 10, Số 6, tháng 12 năm 2010, trang 437–443 (7).

Hiện tượng “Tin pest” là kết quả của sự chuyển pha đồng hình của thiếc từ pha beta (thiếc trắng hoặc thiếc bình thường) sang pha alpha (thiếc xám) ở nhiệt độ dưới^13°C. Sự chuyển pha này đi kèm với sự thay đổi mật độ từ 7,31^g/cm² xuống 5,77^g/cm². Sự giảm mật độ khiến thiếc giãn nở, từ đó phá hủy cấu trúc của vật thể thiếc ban đầu hoặc mối hàn, như được minh họa trong hình dưới đây.

Vì hiện tượng “tin pest” rất hiếm gặp, vậy tại sao tôi lại lo ngại về nó như một yếu tố gây ảnh hưởng đến độ tin cậy? Với hàng tỷ mối hàn trên các bảng mạch điện tử quan trọng phải tiếp xúc với nhiệt độ lạnh trong nhiều năm, việc xuất hiện một số trường hợp “tin pest” dường như là điều không thể tránh khỏi. Tác động của nhiệt độ lạnh là tích lũy, và nó không thể được đảo ngược khi thời tiết ấm lên. Các ứng dụng có nguy cơ cao nhất bao gồm ô tô, trạm phát sóng điện thoại di động và thiết bị quân sự.

Tôi sẽ không ngạc nhiên nếu, với các biện pháp giảm thiểu hiện tượng “râu thiếc” thông thường, hiện tượng “râu thiếc” chưa được xử lý lại có thể phổ biến hơn.

Giải pháp là gì? Bằng cách thêm khoảng 0,5% antimon hoặc 2% bismut vào hợp kim hàn không chì, hiện tượng “tin pest” có thể được loại bỏ gần như hoàn toàn. Một lợi ích bổ sung nữa là việc ức chế sự hình thành các sợi thiếc (tin whisker). Tuy nhiên, việc thêm ngay cả những lượng nhỏ antimon hoặc bismut vào hợp kim hàn không chì cũng đòi hỏi phải có một đánh giá kỹ lưỡng. Ngay cả những lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim này cũng có thể thay đổi đáng kể các tính chất của hợp kim hàn.

Chúc các bạn một mùa lễ vui vẻ!

Tiến sĩ Ron