在无铅化焊接工艺全面普及的背景下，PCBA（印刷电路板组件）作为电子产品核心载体，其长期可靠性面临新挑战。锡须（Tin Whiskers）作为纯锡镀层自发生长的金属针状物，可达数毫米长，极易引发相邻焊盘或引脚短路，导致灾难性失效，曾造成卫星失控等多起重大事故。同时，温度循环、振动、湿度等环境应力也会加速焊点疲劳和层间分层。PCBA可靠性评估结合锡须检查技术，已成为车规、航空航天和5G通信等领域产品质量保障的关键环节，帮助企业提前识别风险，实现高可靠设计与制造。
PCBA可靠性评估主要项目
PCBA可靠性评估通常涵盖以下核心测试：
- 温度循环（TC）：模拟热胀冷缩应力，检测焊点疲劳。
- 高温高湿偏置（THB）：85℃/85%RH，评估离子迁移和腐蚀。
- 振动与冲击：随机振动、机械冲击，验证结构完整性。
- 盐雾测试：评估防腐能力。
- 离子清洁度：检测残留污染物导致的电化学迁移。
这些测试参考IPC-9701、JESD22-A104等标准执行。
锡须生长机理
锡须生长主要源于纯锡镀层内部压应力释放：
- 应力来源：镀层与基材CTE失配、晶粒异常生长、腐蚀氧化。
- 生长条件：室温下即可发生，湿度、温度加速。
- 形态特征：细长针状、直径1~10μm、长度可超5mm。
无铅工艺禁用Pb后，锡须风险显著增加。
锡须检查方法对比
| 方法 | 放大倍率 | 优势 | 局限性 | 适用阶段 |
|---|---|---|---|---|
| 光学显微镜 | 50~200x | 快速、无损、大面积扫描 | 分辨率低，难发现细小须 | 初步筛查 |
| SEM扫描电镜 | 1000~10000x | 高分辨、形貌清晰、EDS分析 | 真空环境、样品导电处理 | 精确确认与分析 |
| 实时X-ray | – | 无损内部观察 | 难以检测极细须 | 封装后检查 |
推荐结合光学初检+SEM确认。
锡须风险缓解策略
有效抑制锡须的常用方法：
- 镀层优化：添加Ni底层（3~5μm）作为阻挡层。
- 合金镀锡：Sn-Bi、Sn-Cu等降低纯锡应力。
- 热处理退火：镀后150℃退火释放应力。
- 保形涂层：涂覆聚氨酯或丙烯酸类涂层物理阻隔。
- 工艺控制：控制镀层厚度>3μm，避免过度亮锡。
JEDEC JESD201标准将锡须风险分为1~3级，指导选用缓解措施。
PCBA可靠性评估与锡须检查技术是确保电子产品长期稳定的重要手段，通过系统测试与精准检测，帮助企业规避短路、腐蚀等潜在失效风险，在严苛应用环境中实现零故障目标。
深圳汇策作为专业第三方检测机构，提供PCBA工艺及结构可靠性评估与验证服务，配备高温高湿腔体、振动台、SEM电镜等先进设备，支持锡须检查、温度循环、离子清洁度测试及焊点质量检测。我们为客户提供全面、精准的可靠性解决方案，助力车用电子、5G基板等产品满足IPC和JEDEC高标准要求。
