Tin whiskers: qué son los bigotes de estaño y cómo se reduce el riesgo
Los tin whiskers, o bigotes de estaño, son filamentos metálicos finísimos que pueden crecer espontáneamente en las superficies estañadas, incluso al cabo de meses o años. Con el paso a las aleaciones sin plomo se han convertido en una cuestión de fiabilidad en electrónica. Esta guía explica de dónde proceden y qué medidas reducen el riesgo.
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Qué son
Un whisker es un monocristal de estaño en forma de hilo, con un diámetro de pocos micrómetros y una longitud que puede llegar a milímetros. Crece desde la superficie hacia el exterior, sin necesidad de corriente ni de humedad. El riesgo es eléctrico: un whisker puede provocar un cortocircuito entre conductores cercanos, por ejemplo entre los terminales de un componente de paso fino.
Dónde y por qué crecen
El fenómeno afecta sobre todo a los acabados de estaño puro galvánico en componentes, conectores y terminales, más que a las uniones de soldadura. La causa principal es la tensión de compresión en la capa de estaño, que el metal libera expulsando los filamentos.
| Fuente de tensión | Ejemplo |
|---|---|
| Crecimiento de los compuestos intermetálicos | Entre el estaño y el sustrato de cobre, que se forman lentamente incluso a temperatura ambiente |
| Tensión mecánica | Presión en conectores press-fit, doblado de los terminales |
| Ciclos térmicos | Dilataciones distintas entre el estaño y el sustrato |
| Corrosión y oxidación | Ambientes húmedos o agresivos |
| Tipo de depósito | Acabados de estaño brillante, con granulometría fina y residuos orgánicos |
Cómo se reduce el riesgo
Para evaluar los acabados, la industria utiliza métodos de ensayo y criterios de aceptación específicos, como los de las normas JEDEC sobre whiskers: las aplicaciones críticas deben cualificarse con el proveedor de los componentes.
- Acabados de estaño mate en lugar de brillante.
- Subcapa de níquel entre el cobre y el estaño, que ralentiza la formación de compuestos intermetálicos.
- Tratamientos térmicos después del depósito, según las especificaciones del proceso galvánico.
- Refusión del acabado, que modifica su estructura.
- Conformal coating en las tarjetas, que dificulta el crecimiento y el contacto de los filamentos.
- En las aplicaciones exentas de la RoHS, pequeñas adiciones de plomo al acabado.
¿Y las uniones de soldadura?
Las aleaciones de soldadura como SAC305 o Sn99.3Cu0.7 son mucho menos propensas a los whiskers que los acabados de estaño puro, porque su estructura y los compuestos que contienen reducen la tensión interna. El riesgo debe evaluarse sobre todo en los acabados de los componentes. Para el estañado galvánico, consulte los ánodos de estaño puro; para las aleaciones de soldadura, las aleaciones sin plomo.