Whisker

Was sind Whisker?

Whisker sind haarfeine, metallische Kristallauswüchse, die sich auf Metalloberflächen bilden können – typischerweise auf Zinn- oder zinnhaltigen Beschichtungen von Anschlüssen, Lötflächen oder Bauteilen. Diese „Metall-Härchen“ wachsen ungewollt und können im Betrieb elektrische Verbindungen überbrücken.

Vereinfacht gesagt: Whisker sind wie winzige, leitfähige Drähte, die sich von selbst bilden. Wenn sie zwei nahe beieinanderliegende Leiterbahnen oder Pins verbinden, entsteht ein Kurzschluss – manchmal sofort, manchmal erst nach Monaten oder Jahren.

In welchen Bereichen sind Whisker relevant?

Whisker sind ein unerwünschter Effekt. Relevant sind sie überall dort, wo zinnhaltige Oberflächen und kleine Abstände vorkommen. Das betrifft insbesondere:

• Dicht bestückte Leiterplatten (feine Pitch-Abstände, hohe Packungsdichte)
• Steckverbinder und Kontakte mit zinnbeschichteten Oberflächen
• Elektronik mit langen Einsatzzeiten (Langzeitstabilität ist entscheidend)
• Umgebungen mit Temperaturwechseln oder mechanischen Spannungen (z. B. Transport, Vibration, wechselnde Lastfälle)

In der Praxis taucht das Thema häufig in Branchen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen auf, etwa Industrieelektronik, Medizintechnik oder sicherheitsrelevante Anwendungen.

Wie entstehen Whisker?

Whisker entstehen durch das Kristallwachstum eines Metalls – meist Zinn. Auslöser sind häufig innere Spannungen in der Beschichtung (z. B. durch Fertigungsprozesse, Materialpaarungen oder mechanische Belastung). Unter bestimmten Bedingungen „entlädt“ sich diese Spannung, indem das Metall lokal aus der Oberfläche herauswächst.

Das Kritische: Whisker sind leitfähig, sehr dünn und können erstaunlich lang werden. Sie wachsen zudem nicht zwingend gleichmäßig oder vorhersehbar. Dadurch können Fehlerbilder entstehen, die in der Produktion zunächst unauffällig sind, aber später im Feld auftreten.

Aus Sicht der Elektronikfertigung und Qualitätssicherung bedeutet das: Das Risiko wird weniger über eine einzelne Endprüfung „weggetestet“, sondern vor allem über geeignete Materialien, Prozessführung und Designregeln reduziert. Typische Stellhebel sind beispielsweise:

• Material- und Oberflächenwahl (z. B. geeignete Beschichtungen, definierte Oberflächenfinishs)
• Designregeln (ausreichende Abstände, wo möglich)
• Prozesskontrolle bei Beschichtung und Lötprozessen (stabile, dokumentierte Parameter)
• Risikoorientierte Prüf- und Freigabekonzepte (je nach Produktlebensdauer und Einsatzprofil)

Warum sind Whisker für Unternehmen relevant?

Whisker sind vor allem ein Thema der Zuverlässigkeit und damit direkt mit Kosten und Risiko verbunden. Ein durch Whisker verursachter Kurzschluss kann sporadisch sein (Intermittent Fault) oder dauerhaft auftreten. Beides führt zu schwer zu diagnostizierenden Ausfällen – mit potenziell hohen Aufwänden für Analyse, Nacharbeit, Rückruf oder Service.

Für Unternehmen ist das relevant, weil Whisker-Risiken häufig erst in der Nutzungsphase sichtbar werden. Das kann Auswirkungen haben auf:

• Gewährleistung und Servicekosten (späte Ausfälle sind teuer)
• Planungssicherheit in der Serie (Material- und Prozessfreigaben müssen stabil sein)
• Time-to-Market (klare Vorgaben zu Oberflächen und Bauteilen vermeiden spätere Schleifen)
• Qualitätsmanagement (Risikobewertung, Dokumentation, Traceability)

In Projekten hilft es, Whisker als potenzielles Langzeitrisiko früh zu adressieren – idealerweise schon bei Bauteilauswahl, Layout-Regeln und Festlegung der Fertigungs- und Prüfstrategie.

Im Kontext unserer Leistungen in der Elektronikfertigung betrachten wir Whisker-Risiken typischerweise als Teil einer ganzheitlichen Qualitäts- und Prozessbetrachtung – von materialnahen Entscheidungen bis zur stabilen Serienumsetzung.