晶须(Whisker)是指从金属表面生长出的细丝状、针状单晶体，它能在固体物质的表面生长出来，易发生在锡、锌、镉、银等低熔点金属表面，通常发生在0.5-50微米、厚度很薄的金属沉积层表面。典型的晶须直径为1-10微米，长度为1-500微米。
晶须的生长本质上属于一种自发的、不受电场、湿度和气压等条件限制的表面突起生长现象，而以含镀锡层表面生长的锡晶须最典型。晶须在静电或气流作用下可能变形弯曲，在电子设备运动中可能脱落造成短路或损坏。在低气压环境中，锡晶须与邻近导体之间甚至可能发生电弧放电，造成严重破坏。下表列举了因锡晶须而发生的一些事故。
锡晶须的形状多种多样，有呈长针的、弯曲状的、面条扭结状的，开叉状的等等形态，如下图所示。
传统光亮镀锡工艺为了增加镀锡层的光泽，一般都要添加一些增光剂，但亮锡一般容易生长锡晶须；镀锡不加增光剂，而采用镀哑光锡，对抗锡晶须的生长有一定的效果。
镀锡层的晶粒大小和结晶状态都能够影响锡晶须的生长。大量的实验研究发现：小晶粒的锡镀层比大晶粒的锡镀层更倾向于形成锡晶须。镀锡层的晶粒在一定的尺寸（3-8微米）范围内时，晶粒与晶粒之间的相对内应力较小，达到一个热力学平衡状态，锡晶须生长的倾向趋近最小。
德锡科技SPIRIT T-310/410哑光纯锡电镀工艺使用特殊的晶粒生长控制剂，稳定控制纯锡镀层的晶粒尺寸在3-8微米范围内，从而有效抑制锡晶须须的生长趋势。
4.2 热处理
表面镀层的热处理有三种方法：退火(Annealing)、熔化(Fusing)和回流(Reflow)。后两者实际上是将镀层熔化再凝固，最为常用的是退火的方法。镀锡后放在烘箱中烘150℃/2h或170℃/1h，就可以达到退火的作用;镀锡后回流一次，可以将镀层熔化再凝固;不采用电镀，采用热浸(Hot Dip)，也是一种有效的抑制锡晶须的方法。
中间镀层是指在镀锡之前先镀一层其他金属元素作为阻挡层，然后再镀锡。常用的中间层材料为Ni和Cu。其中Ni最为常用，Cu一般用于黄铜或铁基板。
在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金属元素可以有效抑制Sn晶须生长。日本、韩国的无铅元件焊端和引脚有采用Sn-Bi或Sn-Ni镀层的。
增加镀锡层厚度可以起到抑制锡晶须生长的作用。一般增加锡层厚度8-10um。
5 锡晶须的生长机理
锡晶须的生长属于一种自发的表面突起现象。Bell实验室较早报道了锡电镀层上会出现自发生长的锡晶须。对锡晶须的结构性能进行研究得出：锡晶须为单晶结构。锡晶须的生长是自底部（跟部）而非顶部方式进行的。在锡晶须的生长机制上目前主要有三种解释，即位错运动机制、再结晶机制和氧化层破裂机制。
参考文献：
1.锡晶须的生长，《环球SMT与封装》特约稿，吴懿平 博士，武汉光电国家实验室 研究员，华中科技大学 教授/博导
2.锡的晶须问题，中国SMT在线（微信号：ChinaSMTonline）
3.镀锡的抗晶须生长问题，德锡科技内部资料
注:本文转自德锡科技公众号，扫描下方二维码，关注更多行业信息。
