"wąsata dyfuzja" , doświadczenia.

Ciekawi mnie czy ktoś z Was miał jakieś doświadczenia z tzw. 'metal whiskers' , formą dyfuzji z głównie powierzchni cynowanych czy kadmu?




Temat jest głęboki, wbrew pozorom jest przyczyną dużej ilości nawet poważnych awarii. W sieci można znaleźć bardzo ciekawe opracowanie jednego z zespołów IPC na ten temat, nie będę się podejmował jego przekładania na elektrodę cy by nie zostać posądzonym o plagiat itd. Interesują mnie Wasze doświadczenia z tym zjawiskiem.

[Foto - Metal Whisker Investigation Team at NASA Goddard Space Flight Center]

Baskhaal wrote:

Interesują mnie Wasze doświadczenia z tym zjawiskiem.

Znam sprawę m.in. z tej publikacji NASA. Ale z samym zjawiskiem zetknąłem się osobiście sporo wcześniej, nie będąc świadomy tego zjawiska.
Była to sprawa serii jakiś urządzeń (niestety nie pamiętam co to było), które po kilkuletniej eksploatacji wykazywały jakieś dziwne usterki. Skuteczną naprawą okazało się otwieranie i pozamiatanie płytek pędzlem. Niestety nie było wtedy czasu na dociekanie przyczyn, i do dziś nie wiem które elementy puszczały te włosy.
Od tego czasu stosuję rutynowo zamiatanie pędzlem płytek z podejrzanymi usterkami, ale raczej nie jest to powszechna przypadłość przy naprawach i musiały w tych akurat płytkach być chyba jakieś bardzo szczególne uwarunkowania do intensywnego tworzenia się tych wąsów.


Ale tak na marginesie, skoro trafiłem na Twój temat, to przy okazji sprawdziłem jedną może mało istotną ale nieco intrygującą mnie sprawę.
Chodzi o to że w muzealnych zbiorach starych półprzewodników zauważyłem dziwną "chorobę" dotykającą wyłącznie polskich tranzystorów z epoki późnego germanu. Polega ona na tym że obudowy tych tranzystorów pokryły się przez lata leżenia, grubą warstwą białego proszku. A części nie były przechowywane w warunkach korozyjnych. Zresztą cała masa różnych innych półprzewodników z tego samego pudełka wygląda nie ruszona, jak nówka. A posiwiały tylko ASY36S i ADP761.

Ale zainspirowany poruszonym przez Ciebie tematem, wziąłem je teraz pod mocną lupę i zauważyłem że to wcale nie jakiś proszek a wyraźne włókna.
Podejrzewam że tu też chodzi o te metaliczne wąsy. Obudowy wyglądają mi na ocynk, cienko pasywowany i prawdopodobnie cynk puścił wąsy, które po czasie utleniły się do tlenku cynku, utrzymując kształt tych pierwotnych metalicznych wąsów.

Tu zbliżenie na wyraźnie widoczne włókna:


Na ASY biała warstwa była sporo grubsza ale się ubiła przy manipulacjach to tych włókien nie widać:

Co do 'pędzlowania' płytek to zapala się tutaj lampka ostrzegawcza - w takim procesie nie mamy żadnej kontroli nad tym co się dzieje z poluzowanym materiałem. Spotkałem się z sytuacją gdzie dyfuzja była bardzo długa, na tyle długa, że po pomiarach okazało się, że przekracza połowę minimalnego odstępu elektrycznego dla danych płyt. Nie było opcji na pędzlowanie - groziło to zwarciami pod np BGA. Z pomocą przyszedł akryl Delikatne działanie miękką szpatułką nasączoną bezbarwnym akrylem dało dwa w jednym - zniszczenie wąsów wraz z ich enkapsulacją w określonym obszarze. Nic nam nie uciekało.

Co do wskazanych przez Ciebie 'białych' przykładów - trzeba by to pod mikroskop wrzucić aby się upewnić, że to dyfuzja, przy ocynku bardzo rzadko idzie w aż taką gęstwinę. Nie zmienia to faktu, że to możliwe.

Baskhaal wrote:

Nie było opcji na pędzlowanie - groziło to zwarciami pod np BGA.

Zgoda, ale w przypadku starszych urządzeń w technologii THT pędzel jest jak najbardziej ok.

Baskhaal wrote:

Co do wskazanych przez Ciebie 'białych' przykładów - trzeba by to pod mikroskop wrzucić aby się upewnić, że to dyfuzja, przy ocynku bardzo rzadko idzie w aż taką gęstwinę.

Trochę przeglądnąłem temat-rzekę "zinc whiskers" i widzę że takie zagęszczenie wąsów na cynku jednak jest możliwe.
Tyle że tu akurat zadziałało po czasie jeszcze inne zjawisko, powodujące utlenienie tych wąsów do bardzo widocznego, grubego tlenku, przez co stały się widoczne makroskopowo. Prawdopodobnie na etapie kiedy wąsy były metaliczne gdzieś po 5 mikronów, w ogóle by wzrokowo nie podpadły że to wąsy a nie np. kurz.
Ale wystarczyło zostawić je w spokoju na kilkadziesiąt lat i się ładnie ujawniły.

Niestety nie mam możliwości wzięcia pod mikroskop i pokazania drobniejszych szczegółów ale dam jeszcze parę fotek, które moim zdaniem uwidaczniają że jednak to pierwotnie były wąsy: