Как на оловянном покрытии вырастают проводящие «усы»
Оловянный «ус» — не металлическая стружка, оставшаяся после сборки, а тонкий кристаллический выступ, который постепенно растёт из поверхности покрытия. Такие покрытия наносят на выводы и контакты компонентов: олово защищает металл от коррозии и помогает при пайке.
Рост связывают с внутренними напряжениями в слое олова. Их могут создавать дефекты покрытия и процессы, происходящие на границе олова с металлом под ним. Напряжение словно выталкивает материал наружу; атомы перестраиваются, и со временем появляется вытянутая нить. Ей не нужны ни питание, ни внешний толчок: это изменение самого покрытия.
Почему тонкого волоска достаточно
Олово проводит электричество, поэтому опасность зависит не от толщины «уса», а от того, куда он дотянется. Если он соединит соседние контакты с разными электрическими потенциалами, ток пойдёт по нежелательному пути — возникнет короткое замыкание. В плотной электронике промежутки между проводниками малы, поэтому даже очень тонкий нарост способен их перекрыть. Иногда он сначала касается соседнего контакта, а затем обламывается: осколок тоже может попасть в другое место схемы.
Сбой не обязательно означает, что устройство повреждено навсегда. Последствия зависят от схемы: замыкание может вызвать ошибочную работу, перегрев или отказ компонента. В чувствительном оборудовании даже кратковременная неполадка бывает критичной.
Как уменьшают риск
При проектировании учитывают не только электрические зазоры, но и состав покрытия, его структуру и напряжения в нём. Один из подходов — применять оловянные сплавы вместо чистого олова; также используют барьерные слои, разделяющие олово и металл основания. Эти меры снижают вероятность роста усов, но не превращают его в невозможное событие.
Именно поэтому надёжность контакта определяется не только тем, насколько аккуратно компонент выглядит при сборке: важно, что происходит с его покрытием спустя время.
