由于環保要求，全球開始進行產品無鉛話的制程，而無鉛化的實施對現有的產品的品質與可靠性產生重大影響，其中一個最重要的問題就是錫須問題。錫須的問題在很早的時候就有提出，不過之前的元件電鍍Sn-Pb,并沒有錫須的問題產生。但從元件電鍍Sn-Pd轉換成Sn、Sn-Bi或Sn-Cu后就衍生出錫須問題。錫須在室溫下會發生生長，過長的錫須會造成線路短路，會導致產品功能的失效。如何有效的解決這個問題呢？唯有愈了解錫須的成長機制，才能提出改善對策。

錫須是什么？

錫須（Tin whisker），是電子產品及設備中一種常見的現象。要說明錫須是什么，首先來看晶須是什么。 晶須是一種頭發狀的晶體，它能從固體表面自然的生長出來，也稱為“固有晶須”。晶須在很多金屬上生長，最常見的是在錫、鎘、鋅、銻、銦等金屬上生長。甚至有時錫鉛合金上也會生長晶須，但發生概率較小。晶須很少出現在鉛、鐵、銀、金、鎳等金屬上面。一般來說，晶須現象容易出現在相當軟和延展性好的材料上，特別是低熔點金屬。

錫的晶須簡稱錫須，它是一種單晶體結構，導電。錫須的形狀一般是直的、扭曲的、溝狀、交叉狀等，有時也有中空的，外表面呈現溝槽。錫須直徑可以達到10微米，長度有時可以達到9毫米以上，其傳輸電流的能力可以達到10毫安，當傳輸電流較大時，錫須一般會被燒掉。

錫須產生的原理：

錫須成長簡單來說就是一種應力釋放的現象。就現在的研究結果來看，應力的形式簡單可以分為三種應力類型：機械應力、熱應力、化學應力；其中化學應力是造成錫須自發性成長的最重要原因。

1、機械應力

機械應力的產生通常是外來的，尤其是壓縮性的機械應力，更容易加速錫須的生長。例如連接器與軟性印刷電路板FPC連接時，大部分都是以連接器夾持FPC 引腳的方式，此時軟性印刷電路板FPC上的金屬引腳即會收到來自連接器內金屬端子的夾持壓力。很容易發現軟性印刷電路板上金屬pin受壓力的邊緣處發現錫須的現象。

2、熱應力

熱應力指產品遭受高、低溫度變化時，相結合之兩材料因膨脹系數的不同所產生的壓縮或拉張力。Sn的膨脹系數比Cu高，因此于制程中經常由回流焊后回到室溫時，Sn鍍層實際是承受到Cu底材牽制產生之拉張力，但仍可發現錫須之發生。其原因可能是化學應力之自發性錫須成長應力遠大于熱應力，及鍍層中任何不均勻性造成之局部性壓縮應力。

3、化學應力

以現今最常見的Cu底材金屬腳為例，化學應力的主要來源，就是Sn和Cu產生介面金屬合金IMC的反應。一般情況，于室溫下Cu原子便會自然地擴散進入Sn產生Cu6Sn5介面金屬合金IMC，此介于Sn和Cu之間Cu6Sn5介面金屬合金IMC將形成一股推力，由底部把Sn和Cu產生介金屬的反應于室溫就可以進行，所以此產生介金屬的反應將不斷地發生，也就不斷地提供化學應力，迫使Sn層收到推擠的應力。此時，若Sn表面有氧化層時，便可以阻擋Sn向外延伸的空間，但一旦氧化層有出現裂紋時，Sn便會從縫隙中被推擠而出形成錫須。

錫須產生的原因

錫須生長的速率一般在0.03——0.9mm/年，在一定條件下，生長速率可能增加100倍或者100倍以上。生長速率由鍍層的電鍍化學過程、鍍層厚度、基體材料、晶粒結構以及存儲環境條件等復雜因素決定。錫須的生長主要是有電鍍層上開始的，具有較長的潛伏期，從幾天到幾個月甚至幾年，一般很難準確預測錫須所帶來的危害。

一般來說，錫須有如下的產生原因：

1、錫與銅之間相互擴散，形成金屬互化物，致使錫層內壓應力的迅速增長，導致錫原子沿著晶體邊界進行擴散，形成錫須；

2、電鍍后鍍層的殘余應力，導致錫須的生長。

3、錫須的解決方案

錫須觀察的試驗方法和比較：

常見的錫須試驗方法是通過環境試驗進行加速模擬，目前做得最多的方法是以下幾種：

1，高溫高濕時錫須生長曲線 

2，冷熱沖擊時錫須生長曲線 

3，室溫時錫須生長曲線 

4，施加縱向壓力時錫須生長曲線

從下圖曲線可以看出，高溫高濕是最理想的試驗項目，其次是冷熱沖擊模擬測試。

錫須建議解決方法：

1、鍍層工藝的改進，在Cu上鍍鎳，鎳上鍍鈀，鈀上鍍金，主要在形成Cu擴散的障礙層，避免Cu直接和Sn經化學反應生成Cu5Sn6介面金屬合金IMC，產生應力。

2、鍍較厚的Sn層，厚度約8-12um，如此于表面的Sn面收到下方因Sn、Cu翻譯傳送而來的應力相對會變小。應力一邊小，相對的Sn表面就比較不容易長錫須。

3、于電鍍前后進行退火熱處理，一般退火處理條件可以是150度/1~2小時，退火之目的及效果有消除加工應力，IMC厚度變均勻，防止再結晶或晶粒長大。

4、鍍霧面錫，霧面錫表面有較大之晶粒(~5um)(亮錫晶粒~0.2um)，又錫須一般直徑與表面晶粒相近，故雖然鍍霧面錫可能無法阻止錫須成長，但錫須不會很長，比較不容易造成產品的短路失效。