電子零件晶鬚 (whiskers) 議題

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晶鬚 (whiskers) 是從金屬表面往外延伸成長的細長型金屬結晶結構體，有可能長晶鬚的金屬如錫合金、鋅、鎘、銦、銻、銀等，甚至於金也有長晶鬚的文獻資料，錫鬚 (tin whiskers) 是最有名的一種晶鬚。

討論錫鬚議題最完整的資料來源為 NASA 電子零件與封裝 (NASA Electronic Parts and Packaging, NEPP) 專案計畫的晶鬚網頁，根據 NASA NEPP 的資料顯示，迄今確認已經有三顆在軌商用衛星因為錫鬚造成衛星完全失效，除此之外，軍用設備，工業與電力設備，電腦伺服器、路由器、與電源供應器等，也都有因為長晶鬚造成系統失效的案例。近年來，汽車業也發現錫鬚造成的困擾，例如 2009 年底、2010 年初豐田 Camry 汽車召回 (recall) 事件，也經 NASA 分析結果證實加油踏板的問題係因為電子零件長錫鬚所造成的。

觀察到的晶鬚直徑一般介於 0.5 - 10 um 之間，約為人類毛髮的 0.1 到 0.01；其長度從數微米開始，當成長到毫米級時，就會造成困擾，大多數發現時多已達數毫米 (mm)，少數情況甚至超過 10 毫米以上。由於晶鬚是具導電性的結構體，因此常造成電子產品橋接短路現象。已有不少電子系統失效，這些產品的電路走線空間狹窄，長出來的晶鬚橋接不同電位差的電路線路，造成的短路現象。除了造成電子電路短路之外，其他常見的效應還有碎片污染、金屬蒸氣電弧等作用。

NASA 電子零件與封裝 (NASA Electronic Parts and Packaging, NEPP) 專案計畫的晶鬚網頁，裡面有非常完整的資料，圖文並茂，理論分析、專業研究、實地報告，並且蒐集很多照片放在照片庫，以及相關資訊的網路連結。

美國航空暨太空總署 NEPP 計畫晶鬚資訊之網址如下：
https://nepp.nasa.gov/whisker/

NEPP/whisker 網頁幾張經典的 錫鬚、鋅鬚、金鬚 照片連結展示如下：

電磁繼電器 (MIL-R-6106) LDC 8913)，純錫電鍍鉤型端子長「錫鬚」

資料來源：https://nepp.nasa.gov/whisker/background/index.htm


瑞典造紙廠電力分配設備發現「錫鬚」造成的主要電弧現象(發生時間 1997、2000、2009)


左圖：機櫃上方；右圖：機櫃下方


下緣長出的錫鬚


上緣長出的錫鬚

資料來源：https://nepp.nasa.gov/whisker/anecdote/2009busbar/index.html

電腦機房鍍鋅高架地板及支撐鋼架長「鋅鬚」









資料來原：https://nepp.nasa.gov/whisker/photos/floor_tile/index.html

微型繼電器長「金鬚 」(2003)

草根狀金鬚，長度10 um to 20 um、半徑約1 um


資料來源：https://nepp.nasa.gov/whisker/other_whisker/gold/index.htm