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Was sind Whisker?
Whisker (engl. für „Schnurrhaar“) sind feine, haarähnliche Metallkristalle, die spontan aus der Oberfläche von Metallen wie Zinn, Cadmium und Zink wachsen. Diese Strukturen können wenige Mikrometer bis zu mehreren Millimetern lang sein und stellen ein ernsthaftes Problem in der Elektronikfertigung dar, da sie Kurzschlüsse verursachen können.
Wie entstehen Whisker?
Whisker entstehen durch mechanische Spannungen, Diffusionsprozesse und chemische Reaktionen in der Metalloberfläche. Diese Faktoren können insbesondere während der Leiterplattenbestückung auftreten, wenn elektronische Bauteile auf die Platine (PCB) gelötet werden. Die Spannungen und Prozesse führen dazu, dass Metallatome an die Oberfläche wandern und dort zu länglichen Kristallstrukturen wachsen.
Risiken von Whisker
Whisker treten besonders in elektronischen Bauteilen und Lötstellen auf, die Zinn oder Zinnlegierungen verwenden. Die Risiken umfassen:
- Kurzschluss in der Schaltung: Durch das Wachstum von Whiskern können ungewollte Verbindungen zwischen benachbarten Leitern entstehen.
- Funktionsstörungen: Elektronische Geräte können durch Whisker beschädigt oder unbrauchbar gemacht werden.
Maßnahmen zur Vermeidung von Whiskern
Es gibt verschiedene Strategien, um die Bildung von Whiskern zu verhindern oder zu minimieren:
- Verwendung von Whisker-resistenten Legierungen: Bestimmte Metallmischungen sind weniger anfällig für Whisker-Bildung.
- Schutzschichten: Das Aufbringen von Schutzschichten auf metallische Oberflächen kann das Wachstum von Whiskern hemmen.
- Temperaturkontrolle: Die richtige Lagerung und Verarbeitungstemperatur kann die Bildung von Whiskern reduzieren.
Wie lassen sich Whisker rechtzeitig erkennen?
Whisker können durch sorgfältige Qualitätskontrollen und Sichtprüfungen erkannt werden, bevor die Schaltung an den Strom angeschlossen wird und Schäden entstehen. Hierbei kommen verschiedene Methoden zum Einsatz:
- Visuelle Inspektion mit Mikroskopen: Hochauflösende Mikroskope ermöglichen es, die Oberfläche von Metallen auf Whisker zu überprüfen.
- AOI: Maschinen mit speziellen Kameras und Bildverarbeitungstechniken können Whisker erkennen und die betroffenen Bauteile markieren.
Was tun, wenn Whisker entstanden sind?
Wenn Whisker entdeckt werden, müssen schnelle Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit und Funktion der betroffenen Elektronik sicherzustellen. Folgende Schritte sind empfehlenswert:
- Mechanische Entfernung: Whisker können vorsichtig mechanisch entfernt werden, beispielsweise durch Bürsten oder Schneiden, um Kurzschlüsse zu verhindern.
- Austausch betroffener Bauteile: In vielen Fällen ist es sicherer, die betroffenen Bauteile vollständig auszutauschen, um sicherzustellen, dass keine verborgenen Whisker verbleiben.
- Reinigung der Oberfläche: Eine gründliche Reinigung der Metalloberflächen kann dazu beitragen, lose Whisker zu entfernen und die Bildung neuer Whisker zu minimieren.
- Überprüfung und Überwachung: Nach der Entfernung der Whisker sollten die betroffenen Bereiche regelmäßig überprüft und überwacht werden, um ein erneutes Auftreten frühzeitig zu erkennen.
Diese Maßnahmen helfen dabei, die Integrität und Funktionalität der Elektronik zu erhalten und Ausfälle zu vermeiden.
