SOIC引脚镀层间生长的锡须造成短路失效

锡须的形态多种多样

灯丝状

扭结锡须

从根部节瘤生长的锡须

亮锡表面生长的叉枝状锡须

从小丘状根部生长的锡须

表面条痕的灯丝状锡须

从呈爆发状基部生长的扭结锡须

从环状基部生长的锡须

锡须生长的原因

锡须并不需要环境条件来助长，目前业界对其原理还没有定论，但一般认为是因为内层锡的应力所引起的。普遍的观点认为，锡须的生长是从纯锡电镀层上开始的，一旦生长过程开始，锡须就从“下部”开始生长，而且材料的供给是从一个较大的区域中通过锡原子扩散供给的，所以在锡须的根部并不存在层厚的减少，生长的方向有时可能突然发生变化，从而导致锡须的弯曲。

关于锡须的机理研究，理论主要集中在纯锡镀层内部的压应力（螺旋位错）时期产生和生长的主要驱动力。内部应力、外部机械应力、晶格结构、镀层类型和厚度、基体材料、温度和湿度是影响锡须生长的因素，通过晶格重组和晶粒生长形成锡须来释放镀层的内部应力。

锡须生长机理

预防和抑制锡须的措施

预防锡须可靠性问题必须从预防锡须生长开始，到目前为止，普遍有效的防止方法还不是很明确，但一般的规律是尽量避免镀层内部产生压应力，通常可采取如下方法减少或避免锡须的产生：

在锡中加入少量其他金属元素防止锡须的产生，如铋、锑等。向焊料中增加一定量的第三种元素，可以减少锡须生长的驱动力，减缓Cu6Sn5沉淀相或减弱锡氧化层的保护性质。

采用“暗锡”（Matte Sn）镀层，亮锡镀层的晶粒尺寸一般小于1μm，比较有利于锡须的生长，而暗锡镀层的晶粒尺寸一般大于1μm，镀层的内应力较小，锡须生长的几率较小。

使用较厚的纯锡镀层。研究报告表明，纯锡镀层越厚，越能有效防止锡须的生长，一般要求最好厚度大于10um，但厚度的增加会影响器件的成本。

不同电镀而采用热浸镀层。热浸镀层的内部应力较小，会减缓锡须的生长。

将直接电镀的纯锡镀层进行回流熔化，或通过电镀后的烘烤处理（在惰性气体中），释放其内部应力。镀层在回流时熔化，再凝固后的显微组织与先前不同，内部应力得到有效释放，会减缓锡须生长。

使用中间镀层，减少锡须发生。当使用的基体材料为黄铜时，会加速锡须的生长，同样锡与基体材料形成的IMC也会加速锡须的生长，因此在使用纯锡镀层时有必要使用镍作为中间镀层（隔离层），隔离层阻挡铜向锡层扩散，消除了锡须生长的驱动力。

减少镀层在空气中的暴露，防止生成过多的氧化物，有利于减少镀层内部的压应力。

防止纯锡镀层受到外界机械应力或受到刮擦，外界机械应力或刮擦会在镀层表面形成薄弱区域，在内应力的作用下，锡须易于从这些薄弱区域生长出来。

减少纯锡镀层在潮湿空气中暴露，因为潮湿空气有助于锡须的稳定生长。

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