什么是锡须？
锡（符号Sn）是电子器件非常常用的金属元素，具有优良的抗蚀性和可焊性。但锡元素在电子产品及设备应用中也有一个避不开的常见现象及问题，就是锡须的自然产生。
晶须是指金属固体表面自然生长出来的头发状晶体，也被称为“固有晶须”。一般来说，晶须现象容易出现在相当软和延展性好的材料上，特别是低熔点金属。锡是一种较容易出现晶须的金属，其晶须简称为“锡须”。
在电子线路中，具有导电性的锡须会引起电子短路的现象，降低电子器件的可靠性，甚至引发电子器件故障或失效。
在过往，最常见解决锡须的方法是在锡中添加铅（符号Pb），但因为铅容易对环境造成危害，电子行业逐步放弃了使用铅这一金属元素。曾经广泛应用的Sn-Pb（锡-铅）镀层也被纯Sn（锡）或Sn-Bi（锡-铋）、Sn-Cu（锡-铜）等合金取代，而纯锡及锡合金均有潜在的锡须自发生长的问题，会给电子器件带来可靠性的问题。
锡须的特征与形态
锡须是一种从镀层表面自发生长出来的柱形或圆柱形的细丝，通常为单晶金属，具有以下特征：
1、锡须的纵横比（长度/宽度）大于2
2、可以扭曲、弯曲或缠绕
3、通常具有一个均匀的横截面
4、通常由单个细丝组成，很少分支
5、在锡须周围有条纹状或者环状
锡须可以呈现各式各样的形态，如直线型、弯曲、扭结、环形等，其截面也形状各异，有星形、带形、不规则多边形以及花形等。锡须表面一般有纵向的条纹或者凹槽，有的表面比较光滑，其长度从几μm到几百μm不等，甚至达到数毫米。
图1 直线型锡须
图2 弯曲型锡须
图3 扭结型锡须
图4 从小丘上长出的锡须
图5 从结节上长出的弯折的锡须
图6 带有条纹的锡须
锡须的生长机理
锡须生长的速率一般在0.03-0.9mm/年，在一定条件下，生长速率可能增加100倍或100倍以上。生长速率由镀层的电镀化学过程、镀层厚度、基体材料、晶粒结构以及存储环境条件等复杂因素决定。
锡须的生长主要是由电镀层上开始的，具有较长的潜伏期，从几天到几个月甚至几年，一般很难准确预测锡须所带来的危害。
关于锡须的生长机理研究发现：纯锡镀层内部产生的压应力是锡须生长的主要驱动力。这种压应力会受到诸多因素的影响，如电镀化学过程、镀锡层与基体材料的热膨胀系数不一致、基体材料向锡镀层的扩散、金属间化合物、外部的机械应力、环境应力、锡的表面氧化物等。
图7 锡须的生长机理（来源：无铅 Sn-Cu电镀层锡须的行程与长大【J】，电子工艺技术）
锡须的危害
（1）永久性短路：锡须生长到一定长度后，会使两个不同的导体短路。在低电压、高阻抗电路中，由于电流比较小，不足以熔断开锡须，锡须可以在临近的不同电势表面产生稳定持久的短路。
（2）短暂性短路：在高电压下，由于电流足够高而超过锡须所能承受的电流时（通常为30mA），可以熔断锡须从而导致瞬时短路。
（3）残屑污染：在震动环境中，锡须会从镀层表面脱落或折断，形成残屑。它不但会引发上述的电路短路，也可造成精密机械的故障或损坏。
（4）真空中的金属蒸汽电弧：由锡须短路导致金属蒸发放电，在航天器真空环境中，可诱发一个稳定的等离子电弧，并导致电子设备的迅速毁坏。
锡须检测
电子产品的小型化、高密度的趋势要求元器件引脚间距越来越小，无铅化纯锡镀层产生的锡须会极大影响产品的可靠性。
加快锡须生长是研究和评估锡须的重要一环，目前有多种方法和标准，如室温环境储存、高温存放、温湿度储存、温度冲击、温度循环、通电加速等，业界未达成统一的标准。
锡须检测主要的设备仪器有光学立体显微镜（放大倍数：约40至700倍，具备充足的照明，并能够检测最小长度为10μm的锡须）和更为精准的台式扫描电子显微镜（放大倍数：约200至40000倍，样品要有良好的导电性，试验前需在表面镀一层厚度约0.01μm的金属膜，样品尺寸需在5cm*5cm以内，太大需要切割取样）。
锡须检测常用标准有JESD 22A121（锡和锡合金表面处理的锡须增长测试方法）、JESD 201（锡和锡合金表面处理的锡须之环境接受度需求）、JP002（当前通用的锡须理论和缓解实例指导方针）和JESD 22-A104C（锡须试验检测（金像显微镜、光学显微镜、SEM））。
锡须长度常用的测量方法为根据标准JESD 201A所制定的锡须长度测量：从终端/电镀表面到锡须上最远点的直线距离（即包含锡须且其中心位于出现点的球体半径）。
图8 锡须长度测量方法（来源：标准 JESD 201A）
对于弯曲和改变方向的锡晶须，可参考标准JESD 22A121.01-2005，晶须长度可以通过将晶须的所有直段相加来计算。
图9 锡须长度测量方法（来源：标准 JESD 22A121.01-2005）
锡须的常见解决措施
1、电镀雾锡，改变其结晶的结构，减小应力
2、使用较厚的纯锡镀层，厚度最好在10μm以上
3、喷雾锡或者镀锡后24小时内，150°С烘烤2小时或170°С烘烤1小时；（锡熔点为231.89摄氏度。实验证明，在温度90摄氏度以上，锡须将停止生长）
4、Enthone FST浸锡工艺添加少量的有机金属添加剂，限制锡铜金属间化合物的生成
5、在锡铜之间加一层阻挡层，如镍层，减少锡须发生。