hlperng 發表於 2016-9-12 09:49:29

電子零件晶鬚 (whiskers) 議題

晶鬚 (whiskers) 是從金屬表面往外延伸成長的細長型金屬結晶結構體,有可能長晶鬚的金屬如錫合金、鋅、鎘、銦、銻、銀等,甚至於金也有長晶鬚的文獻資料,錫鬚 (tin whiskers) 是最有名的一種晶鬚。

討論錫鬚議題最完整的資料來源為 NASA 電子零件與封裝 (NASA Electronic Parts and Packaging, NEPP) 專案計畫的晶鬚網頁,根據 NASA NEPP 的資料顯示,迄今確認已經有三顆在軌商用衛星因為錫鬚造成衛星完全失效,除此之外,軍用設備,工業與電力設備,電腦伺服器、路由器、與電源供應器等,也都有因為長晶鬚造成系統失效的案例。近年來,汽車業也發現錫鬚造成的困擾,例如 2009 年底、2010 年初豐田 Camry 汽車召回 (recall) 事件,也經 NASA 分析結果證實加油踏板的問題係因為電子零件長錫鬚所造成的。

觀察到的晶鬚直徑一般介於 0.5 - 10 um 之間,約為人類毛髮的 0.1 到 0.01;其長度從數微米開始,當成長到毫米級時,就會造成困擾,大多數發現時多已達數毫米 (mm),少數情況甚至超過 10 毫米以上。由於晶鬚是具導電性的結構體,因此常造成電子產品橋接短路現象。已有不少電子系統失效,這些產品的電路走線空間狹窄,長出來的晶鬚橋接不同電位差的電路線路,造成的短路現象。除了造成電子電路短路之外,其他常見的效應還有碎片污染、金屬蒸氣電弧等作用。

NASA 電子零件與封裝 (NASA Electronic Parts and Packaging, NEPP) 專案計畫的晶鬚網頁,裡面有非常完整的資料,圖文並茂,理論分析、專業研究、實地報告,並且蒐集很多照片放在照片庫,以及相關資訊的網路連結。

美國航空暨太空總署 NEPP 計畫晶鬚資訊之網址如下:
https://nepp.nasa.gov/whisker/

NEPP/whisker 網頁幾張經典的 錫鬚、鋅鬚、金鬚 照片連結展示如下:

電磁繼電器 (MIL-R-6106) LDC 8913),純錫電鍍鉤型端子長「錫鬚」
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/relay/gsfc/whisker1.jpg
資料來源:https://nepp.nasa.gov/whisker/background/index.htm


瑞典造紙廠電力分配設備發現「錫鬚」造成的主要電弧現象(發生時間 1997、2000、2009)

https://nepp.nasa.gov/whisker/anecdote/2009busbar/busbar-0_small.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/anecdote/2009busbar/busbar-arcdamage_small.jpg
左圖:機櫃上方;右圖:機櫃下方

https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/bus_rail2/Bus%20Bar-Tin%20Whiskers%20029.jpg
下緣長出的錫鬚

https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/bus_rail2/Bus%20Bar-Tin%20Whiskers%20081.jpg
上緣長出的錫鬚

資料來源:https://nepp.nasa.gov/whisker/anecdote/2009busbar/index.html

電腦機房鍍鋅高架地板及支撐鋼架長「鋅鬚」

https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/computer-room01_small1.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/computer-room03_small1.jpg
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/floor-support01_small.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/floor-support02_small.jpg

https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/zinc-whisker-floor-tile14.jpg
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/zinc-whisker-floor.jpg
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/2003-Bush-Zn-whiskers-floor-tile-06.jpg
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/2003-Bush-Zn-whiskers-floor-tile-01a.jpg
https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/2003-Bush-Zn-whiskers-floor-tile-07.jpg
資料來原:https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/index.html

微型繼電器長「金鬚 」(2003)
https://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/gold_whisker_1a.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/gold_whisker_1c.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/gold_whisker_3d.jpghttps://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/gold_whisker_4c.jpg
草根狀金鬚,長度10 um to 20 um、半徑約1 um

https://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/gold_whisker_5a.jpg
資料來源:https://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/index.htm






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