Morrhårsproblemet
Tenn morrhår är mikroskopiska, hår-liknande kristallina filament som växer spontant från elektropläterade tenn- och tenn-blyytor. De orsakar kortslutningar i elektroniska sammansättningar, särskilt i hög-tillförlitliga flyg-, medicin- och försvarstillämpningar där bly-restriktioner har förnyat fokus på begränsning av whisker. Tillväxt av morrhår accelereras av tryckspänning i avsättningen, intermetallisk bildning och-kritiskt-av metallisk förorening i pläteringsbadet.
Föroreningskällan spårar ofta till elpatron. Spolar av rostfritt stål och titan korroderar långsamt i elektrolyterna av fluorborat eller metansulfonsyra som används för tenn-blyplätering. De lösta järn-, nickel-, krom- eller titanjonerna -avsätts tillsammans med tenn-blylegeringen. Dessa främmande metallatomer skapar gitterdiskontinuiteter som blir morrhårkämningsställen. Den föroreningsnivå som krävs för att mätbart öka whiskerdensiteten är häpnadsväckande låg - 10-20 ppm löst järn kan fördubbla antalet whisker.
En PTFE värmeväxlare frigör noll metalljoner. Fluorpolymeren innehåller inga metaller. Tenn-blyavlagringen förblir fri från föroreningar från värmeelementet-. Morrhårkämning från denna källa elimineras.
The Co-Deposition and Whisker Nucleation Link
Metalliska föroreningar i tenn-blypläteringsbad sam-avsätts företrädesvis vid korngränserna och kristalldefekter i den galvaniskt utfällda legeringen. De främmande atomerna har andra atomradier än tenn eller bly. De skapar lokaliserad gitterstam. Med tiden-veckor till månader efter plätering-slappnar det ansträngda gittret av genom att extrudera tennatomer längs korngränsen för att bilda ett morrhår.
Järn är särskilt skadligt. Dess atomradie (126 pm) skiljer sig väsentligt från tenn (145 pm). En järnatom som substitutionellt är inkorporerad i tenngittret skapar ett trycktöjningsfält runt sig själv. Flera järnatomer koncentrerade vid en korngräns skapar tillräcklig spänning för att driva morrhårstillväxt.
Krom, nickel och titan främjar på liknande sätt morrhår genom gitterspänningsmekanismer. Föroreningskällan är värmeväxlaren. En spole av rostfritt stål som korroderar med 0,05 mm/år frigör cirka 150 gram järn, 35 gram krom och 25 gram nickel i ett 4 000-liters bad årligen, tillräckligt för att upprätthålla 50+ ppm total metallförorening.
| Morrhårsriskfaktor | Värmare i rostfritt stål | Titanium värmare | PTFE värmeväxlare |
|---|---|---|---|
| Upplöst järntillförsel (g/år) | 120-180 | 0 | 0 |
| Tillförsel av löst nickel/krom (g/år) | 40-60 | 0 | 0 |
| Upplöst titaninmatning (g/år) | 0 | 15-40 | 0 |
| Badets metalliska föroreningsnivå (ppm) | 40-80 | 10-25 | < 5 (drag-in only) |
| Relativ morrhårdensitet (morrhår/cm²) | 1.0 (baslinje) | 0.6-0.8 | 0.3-0.5 |
| Badbehandlingsfrekvens för borttagning av orenheter | Månatlig dummy plätering | Kvartalsvis dummyplätering | Årligen (endast dra-in) |
Fördelen för processkonsistens
Utöver minskning av morrhår stabiliserar eliminering av föroreningar som härrör från värmeelement-pläteringsprocessen. Den varierande koncentrationen av lösta metaller när värmaren korroderar, rengörs och åter-korroderar skapar ett rörligt mål för badunderhåll. Blindplätering-som driver badet vid låg strömtäthet för att plåta ut metalliska föroreningar- utförs enligt ett reaktivt schema när kontamineringen når en synlig tröskel.
Med PTFE är de enda metalliska föroreningskällorna anodupplösning och arbetsstyckesdrag-in-både förutsägbart och kontrollerbart. Dummy-plätering, om det överhuvudtaget krävs, övergår till ett förebyggande schema baserat på ampere-timmes genomströmning snarare än reaktivt krissvar. Badkemin stabiliseras. Inlåningssammansättningen blir mer konsekvent. Resultaten av morrhårstest blir repeterbara snarare än varierande.
Sammanfattning
Tenn-blypläteringsbad utvecklar whisker-som främjar kontaminering från lösta metaller som frigörs av korroderande metalliska doppvärmare. Järn, nickel, krom och titan sam-avsätts i tenn-blylegeringen och skapar gitterpåkänning som driver morrhårstillväxt. PTFE-värmeväxlare eliminerar denna föroreningskälla helt och hållet-inga metaller, ingen korrosion, inga föroreningar som härrör från värmeelementet-.
Elimineringen av föroreningar som härrör från värmare- stabiliserar pläteringsprocessen, minskar frekvensen av dummyplätering och ger mer konsekventa resultat av whiskertest. För hög-tillförlitlig elektronikplätering är PTFE-värmeväxlaren en direkt bidragande faktor till produktens tillförlitlighet.
Tekniskt stöd för PTFE-värmeväxlarspecifikationer i tenn-bly och andra elektroniska pläteringstillämpningar är tillgängligt efter inlämnande av badkemi, aktuella metalliska föroreningsnivåer, resultat av whiskertest och värmeelementsmaterial och ålder.
