Whisker

Zinnschichten, insbesondere Reinzinnschichten, haben den Nachteil, dass sie Whisker (engl. für Barthaar) bilden können. Whisker sind nadelförmige Einkristalle von wenigen Mikrometern Durchmesser, die aus galvanisch abgeschiedenen Schichten heraus wachsen können. Die Whisker weisen eine hohe Festigkeit auf und können mehrere mm lang werden. Das Whisker Wachstum kann über viele Jahre langsam stattfinden und ist bei frisch beschichteten Flächen noch nicht sichtbar. In manchen Fällen sind nach der Abscheidung oder wenige Stunden / Tage später erste Knospen unter dem Mikroskop erkennbar.

Die Bildung von Whisker ist ein Mechanismus zum Abbau von Spannungen in der Zinnschicht. Diese Spannungen können durch innere Spannungen in der Schicht selbst oder durch äußeren Druck verursacht werden. Die inneren Spannungen können durch organische Zusätze im Elektrolyten entstehen.

Eine andere Ursache für innere Spannungen ist die Diffusion, welche vor allem zwischen Zinn und Kupfer entsteht. Das Whisker Wachstum durch innere Spannungen kann durch das Aufbringen von Zwischenschichten, insbesondere Nickel, weitgehend unterdrückt werden. Zusätzlich Hilft die Verwendung von speziellen Elektrolyten ohne organischen Zusätzen bzw. ohne Zusätze, die sich mit in die Schicht einbauen.

Das Wachstum von Whisker aufgrund äußerer Spannungen kann nur reduziert bzw. verhindert werden, wenn das Aufbringen mechanischer Kräfte möglichst gering gehalten oder verhindert wird.

Für Kontaktflächen und den Stromkreis ist die Bildung von Whisker kein Problem. Jedoch könnten abgebrochene Whisker, elektrisch leitende Partikel, ein Problem für die umgebenden elektrischen Komponenten sein, weshalb diese Problematik bei der Konstruktion zu berücksichtigen ist. Stellen die Whisker ein Problem für die umgebenden Komponenten dar, müssen geeignete Maßnahmen, z.B. Reduzierung mechanischer Spannungen und Vorschreiben einer Zwischenschicht mit Nickel bei der Beschichtung, ergriffen werden.

Bei Elektronikanwendungen können Whisker zum Beispiel zu Überschlägen oder Kurzschlüssen zwischen Schaltungen oder Leiterplatten führen.

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