完整采访 | LITESURF 电镀技术与 Erika Crandall 博士（英文版）

什么是金属晶须，它们有什么重要作用呢？

金属晶须是可以从各种金属膜生长的丝状晶体。通常认为它们是自然生长，但事实上它们是因应力而生长。应力可能是薄膜本身的内部应力源，或者是外部施加的源，如弯曲薄膜、划损表面等。

基本上，随着薄膜中的应力增加，晶须会从薄膜表面向外生长以缓解内部应力。晶须始终从晶须的根部而非尖端生长，与头发非常类似。事实上，它们的形状也与头发非常类似，它们非常细，非常长，长达几毫米。但是，它们比人的头发小几个数量级，因此肉眼几乎不可能看到。

它们是金属生长物，这意味着它们具有导电性。这就给我们的电子系统带来了威胁。这些晶须可以生长到足以从一个电气触点分支到其相邻的电气触点的长度，从而导致电气故障（通常表现为短路）。并非所有金属都有这种倾向的晶须。例如，已知生长晶须更严重的材料包括镉、锌以及我们今天要讨论的锡。

免焊连接插针应用是这方面的一个重要例子。在这里，我们有一个镀锡插针，将它压入了直径小于其自身直径的电路板上的通孔中。很明显，在这种情况下，促使晶须生长的应力来自镀锡插针上通孔的外部应力。并非所有的免焊连接插针应用都具有相同的晶须风险与之相关。例如，我的意思是假设晶须在两个相邻的触点之间。

如果晶须上的电压足够大，则流过晶须而产生的电流也很容易大到足以在本质上使晶须瓦解，从而立即解决该问题。

因此，对于电力或数字应用来说，晶须生长并不是一个大问题。然而，对于信号或模拟应用来说，晶须生长会成为一个更大的威胁。

为什么金属晶须对如今的汽车制造商构成了威胁？

那么为什么这个问题现在会如此严重呢？这种现象其实早在 20 世纪 40 年代就已经被发现了。但随着铅在锡铅表面处理中的使用，锡晶须的生长本身基本上得到了缓解，就没有人再关注这个问题了，它被遗忘了很多年。直到十多年前开始禁止和限制使用铅，而改为使用纯锡膜，锡晶须生长才真正成为了一个大问题。现在，结合免焊连接插针在电子系统中应用的不断增加（由于其连接可靠性高）这一事实，以及日益增长的小型化趋势（当然是为了节省空间和减小重量），这个问题就真的成了所有电子系统的后顾之忧。特别是对于汽车行业。如今生产的每辆汽车中都有数百个插针。

而且随着我们在汽车中实现高端功能附件的情况越多，这一数量只会越来越多，而且，电动汽车已开始投入市场，而随着电动汽车不断地逐步取代机动车，这甚至将成为更大的问题。

更不用说汽车运输是如今乘客最广泛使用的交通方式之一，这使这些系统的可靠性至关重要，而制造商实在无法承担晶须引发故障的风险。

汽车制造商必须采取什么措施来避免产生晶须？

汽车制造商需要找到一种新的电镀解决方案来消除整个晶须风险。锡本身就是一种非常容易产生晶须的金属，最好尽可能避免使用纯锡，但这并不那么容易。

任何新的替代品都必须是可持续的无毒环保材料。

什么是 LITESURF 电镀，它如何解决锡晶须问题？

TE Connectivity 的 LITESURF 堆积是一种铋基堆积，因此它是一种无害无毒的镀层。专门生产它来轻松替换任何电镀产线上的锡。这在对抗晶须生长方面具有许多优点。

首先，现在我们这里有一块铋膜，它取代了曾经的锡膜。因此，就不再存在锡。不再有锡，不再有锡晶须。第二，铋与锡不同，它不是一种非常容易产生晶须的金属。第三，铋的电导率是锡的十分之一。请记住，这些晶须对我们的电子系统构成如此巨大的威胁的根本原因在于它们具有导电性。因此，铋的电导率是锡的十分之一，这就意味着即使铋晶须确实生长出来，也不会像如今使用锡那样构成太大的问题或威胁。

这种 LITESURF 电镀已经在信号免焊连接插针上进行了投放和测试，结果显示与如今使用锡相比，它可将晶须的整体风险降低 1600 倍以上。因此无论如何，它都是未来非常有前途的解决方案，不仅对免焊连接插针应用如此，对于汽车的可靠性而言也是这样。