錫須是在純錫或錫合金鍍層表面自發(fā)生長(zhǎng)出來(lái)的一種細(xì)長(zhǎng)形狀的錫的結(jié)晶。在電子線(xiàn)路中，錫須會(huì)引起短路，降低電子器件的可靠性，甚至引發(fā)電子器件故障或失效.。

1959年Arnold曾發(fā)現(xiàn)向錫中添加一定量的鉛(即Sn-Pb合金鍍層)可以減小錫須的生長(zhǎng)傾向，但是鉛是一種有毒的重金屬，主要損傷人類(lèi)的神經(jīng)系統(tǒng)，且電子產(chǎn)品中焊料用鉛在技術(shù)上難以回收。出于環(huán)保、人類(lèi)自身健康的考慮，我國(guó)以及日本、歐盟、美國(guó)等國(guó)家或地區(qū)相繼出臺(tái)相關(guān)法規(guī)或法令明文限制或禁止在電子電氣設(shè)備中使用鉛，使電子產(chǎn)品無(wú)鉛化。電子行業(yè)無(wú)鉛化的趨勢(shì)，意味著電子工業(yè)中最廣泛應(yīng)用的Sn-Pb焊料將成為歷史，同時(shí)廣泛應(yīng)用的Sn-Pb鍍層也將被新的金屬或合金所取代，作為可能的替代者，純Sn， Sn-Bi， Sn-Cu，Sn-Ag都被研究過(guò)，它們均有潛在的錫須自發(fā)生長(zhǎng)問(wèn)題。

1951年，Compton、Mendizza和Arnold發(fā)現(xiàn)錫須會(huì)導(dǎo)致電路短路，并導(dǎo)致電容器失效，這一問(wèn)題引發(fā)人們對(duì)錫須進(jìn)行了長(zhǎng)期深入而廣泛的研究。但是至今，錫須現(xiàn)象還存在大量未解之謎。

錫須的危害在于其可能連接到其它線(xiàn)路上，并導(dǎo)致電氣短路，斷裂后落在某些移動(dòng)及光學(xué)器件中引起這些器件的機(jī)械損害，處于相鄰導(dǎo)體之間可能產(chǎn)生弧光放電，燒壞電氣組件等。由于錫須通常在電鍍之后幾年甚至幾十年才開(kāi)始生長(zhǎng)，因而會(huì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性造成潛在的危害比較大。

錫須導(dǎo)致的失效形式主要有四種:

（1）在低電壓下，由于電流比較小，錫須可以在臨近的不同電勢(shì)表面產(chǎn)生穩(wěn)定持久的短路;

（2）在高電壓下，由于電流足夠高而超過(guò)錫須的熔斷電流時(shí)(通常為50mA)，可以熔斷錫須從而導(dǎo)致瞬時(shí)短路;

（3）由錫須短路導(dǎo)致金屬蒸發(fā)放電，在航天器真空環(huán)境中，可誘發(fā)一個(gè)穩(wěn)定的等離子電弧，并導(dǎo)致電子設(shè)備的迅速毀壞

（4）在震動(dòng)環(huán)境中，錫須會(huì)脫落，它不但會(huì)引發(fā)上述的電路短路，也可造成精密機(jī)械的故障或破壞

錫須可以呈現(xiàn)各式各樣的形態(tài)，如直線(xiàn)型、彎曲、扭結(jié)、環(huán)形等;其截面也形狀各異，有星形、帶形、不規(guī)則多邊形以及花形等;錫須表面一般有縱向的條紋或者凹槽，也有的錫須表面比較光滑。其長(zhǎng)度從幾μm、幾十μm、到幾百μm不等，甚至達(dá)到數(shù)毫米。錫須多從錫鍍層表面上萌生并生長(zhǎng)，文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的多數(shù)研究工作也多集中于此，近年來(lái)也有一些報(bào)導(dǎo)在大塊錫基合金表面發(fā)現(xiàn)有錫須生長(zhǎng)。

影響錫須生長(zhǎng)的因素

影響錫須生長(zhǎng)的因素很多，主要包括應(yīng)力、金屬間化合物、鍍層晶粒大小與取向、基體材料、鍍層厚度、溫度及環(huán)境、電鍍工藝、合金元素、輻射等。

錫須的生長(zhǎng)主要發(fā)生在室溫附近。升高溫度可以加快錫原子的擴(kuò)散速度，有利于錫晶須生長(zhǎng)。但是溫度較高的時(shí)候(如超過(guò)100℃后)，應(yīng)力(錫須生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力)被松弛，它又不利于錫須生長(zhǎng)。

據(jù)報(bào)導(dǎo)，錫須在115℃時(shí)生長(zhǎng)變慢，到150℃以上就停止生長(zhǎng)。一般認(rèn)為50～60℃是最適宜錫須生長(zhǎng)的溫度。

濕度對(duì)錫須生長(zhǎng)也有影響。相對(duì)濕度越高，錫須生長(zhǎng)越快，特別當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到85%以上時(shí)。目前濕度已經(jīng)作為加速錫須生長(zhǎng)手段的一部分，但微觀機(jī)理目前并不清楚。因此，環(huán)境對(duì)錫須生長(zhǎng)的影響尚需要進(jìn)一步的探索。

到目前為止，工業(yè)界尚未找到完全能防止錫須生長(zhǎng)的方法，但是，由于錫須對(duì)電子產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性存在著實(shí)際的威脅，目前工業(yè)界最為關(guān)注的是如何采取有效的措施能夠抑制錫須的生長(zhǎng)。但是隨著電子產(chǎn)品無(wú)鉛化進(jìn)程的推進(jìn)，Sn-Pb合金鍍層已不再可用，有必要尋求其它有效抑制錫須生長(zhǎng)的方法。

錫須生長(zhǎng)加速實(shí)驗(yàn)

評(píng)估錫須生長(zhǎng)傾向最簡(jiǎn)單的方法就是在室溫下自然存放，但這個(gè)方法很費(fèi)時(shí)。因?yàn)殄a須生長(zhǎng)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期的過(guò)程，要想研究錫須生長(zhǎng)行為，利用短期試驗(yàn)來(lái)評(píng)估錫須生長(zhǎng)傾向就必須探尋合適而有效的錫須生長(zhǎng)的加速實(shí)驗(yàn)方法。

高溫高濕環(huán)境

冷熱溫度循環(huán)

高溫存放

通電加速

結(jié)論

（1） 錫須自發(fā)生長(zhǎng)是一種自然現(xiàn)象，已經(jīng)研究多年，電子產(chǎn)品無(wú)鉛化的趨勢(shì)，使得無(wú)鉛鍍層自發(fā)生長(zhǎng)錫須問(wèn)題再次成為工業(yè)界面臨的亟需解決的重大問(wèn)題。

（2）錫須形貌具有多樣性，控制錫須形貌的因素目前還不清楚。

（3）影響錫須生長(zhǎng)的因素很多，包括應(yīng)力大小、金屬間化合物、鍍層晶粒大小及擇優(yōu)取向、基體材料、鍍層厚度、溫度及環(huán)境、電鍍工藝、合金元素、輻射等。

（4）加快錫須生長(zhǎng)是研究和評(píng)估錫須的重要一環(huán)，目前有多種方法和標(biāo)準(zhǔn)，如高溫高濕環(huán)境(H-H)、冷熱溫度循環(huán)(T-C)、高溫存放(H-T)、通電加速，但是還沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前在上述所有的領(lǐng)域中都仍有大量的研究工作要做。

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