Verko 1
KONSTRUKTION - MASKINBYGGNAD VO 3/19 Morrhår av t
enn korMorrhår av tenn kortslutertsluter satelliter och pacemakers satelliter och pacemakers Satelliter, bilar, pacemakers och kärnkraftverk drabbas av tennwhiskers. Morrhår av tenn. De riskerar att kortslutas, liksom datorer och andra elektronikprodukter. I en ny avhandling presenteras en förklaring: morrhåren börjar växa när kopparatomer förenas med tennatomer på kretskortet. Förhoppningsvis kan kunskapen bidra till att lösa ett problem som kostar många miljarder varje år. Johan Hektors avhandling i hållfasthetslära vid LTH belyser de elakartade morrhåren på mikronivå. Han varnar för ökade problem med whiskers i framtiden eftersom elektronikkomponenter blir allt vanligare och mindre. På NASA:s hemsida fi nns åtta uppräknade satelliter som har slutat att fungera på grund av whiskers. Toyota-modeller med sensorer för acceleration har också drabbats. Whiskers slår ut pacemakers och andra medicintekniska produkter, datorer och mobiltelefoner. I USA har fl era kärnkraftverk fått driftstopp. Forskare i framförallt USA, Kina, Japan och Sydkorea lägger stora resurser på att lösa problemet. Kostar miljarder Det såldes konsumentelektronik för 319 miljarder dollar 2017, enligt Th e CEA (Consumer Electronics Association). Elva procent av undersökta komponenter hade whiskers. – Om det är ett ungefärligt riktmärke förekommer whiskers i elektronik för 35 miljarder dollar bara från år 2017. Dessa siff ror gäller konsumentelektronik, sen tillkommer alla övriga sektorer som satelliter och kärnkraftverk. Man kan nog med säkerhet säga att whiskers orsakar problem för många miljarder kronor. Johan Hektors arbete tar forskningen ett steg närmare målet att slutligen raka bort alla morrhår genom en grundläggande forskning om varför de bildas. Han visar processen genom att teckna ett kretskort med dess strömledande mönster av koppar under ett lager av skyddande tenn: 52 www.verko.se – I gränsskiktet mellan metallerna går sex kopparatomer och fem tennatomer samman och bildar ett nytt ämne. Då sker en volymförändring i tennskiktet och spänningar får fi na morrhår att börjar växa, några hundradelar av bredden av ett hårstrå men fl era millimeter långa, säger Johan Hektor. Om ett morrhår nuddar vid ett annat tar strömmen vägen via de nybildade bryggorna med kortslutning som följd. Forskningen har länge anat vad som driver på processen. Johan Hektor kommer med de experimentella bevisen på att whiskers växer på grund av spänningsskillnader i tennlagret. 3D-BILD Han har använt synkrotonljuskällan vid European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble och belyst tennwhiskers i sin omgivning av tenn och koppar. – Största nyheten med våra experiment är att vi har byggt upp en tredimensionell bild av hur mikrostrukturen ser ut, var atomerna befi nner sig i olika skeden när whiskers växer fram. I vår fl yttar Johan Hektor till Hamburg. Där ska han arbeta vidare på samma tema vid Tysklands Max IV, DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron. För yttterligare information: Johan Hektor, Hållfasthetslära - Doktorand, +46 46 222 02 62, 0707-957047, johan.hektor@solid.lth.se