一、锡与铜的相互扩散

锡与铜之间相互扩散，会形成金属互化物。在这个历程中，锡层内压应力迅速增添。例如在电路板的线路毗连部位，若是使用锡和铜的组合，随着时间推移和情形因素影响，这种扩散作用就容易爆发。由于应力的转变，锡原子沿着晶体界线举行扩散，从而形成锡须。这一征象在许多电路板的现实应用场景中都可能泛起，特殊是在一些恒久使用、高温情形或者电路板过载的情形下，锡与铜的相互扩散速率会加速，进而促使锡须的生长 。

二、电镀后镀层的剩余应力

电镀工艺在电子元器件制造历程中较为常见。当举行电镀操作后，镀层往往保存剩余应力。这种剩余应力犹如一种潜在的驱动力，推动着锡原子的迁徙。详细而言，镀层中的原子在剩余应力的作用下，其原有的稳固结构被突破，锡原子最先移动并逐步群集、生长，最终形成锡须。从微观角度看，镀层原子的排列受到这种剩余应力滋扰，使得锡原子更容易突破原有的位置限制而最先生长。在一些大规模生产电路板的工厂流水线上，若是电镀工艺的控制参数保存误差，或者电镀后没有举行有用的应力释放处置惩罚，那么这种电镀后镀层的剩余应力就很容易导致锡须的生长 。

三、应力的影响

1. 机械应力

• 在电路板组装历程中，机械应力的爆发较为常见。例如，与软性印刷电路板毗连时，大多以毗连器夹持FPC引脚的方法举行毗连。在此历程中，软性印刷电路板FPC上的金属引脚会受到来自毗连器内金属的夹持压力，这种外部施加的压缩性机械应力，容易加速锡须的生长。就像在生产手机主板时，主板与其他部件的毗连若是设计不对理或者组装历程中受到外力挤压等情形，就会爆发类似的机械应力问题。在软性印刷电路板受压力的边沿处，经常容易发明锡须的泛起，这是由于这里的机械应力最为集中和显着，直接影响了锡原子的状态，促使其形成锡须 。

2. 热应力

• 当产品遭受高、低温度转变时，连系的两种质料会因膨胀系数的差别而爆发压缩或拉张力。以锡（Sn）和铜（Cu）为例，Sn的膨胀系数比Cu高。在制程中，经常会有回流焊这个工艺历程，在从回流焊的高温到室温的历程中，Sn镀层现实上遭受着Cu底材牵制爆发的拉张力。只管云云，仍然可能泛起锡须征象。其缘故原由在于化学应力促使锡须自觉性生长的应力远大于热应力，并且镀层中任何不匀称性会造成局部性压缩应力，这些因素综合起来导致了锡须的爆发 。

3. 化学应力

• 以常见的Cu底材金属脚为例，Sn和Cu爆发介面金属合金IMC的反应是化学应力的主要泉源。通常在室温下，Cu原子便会自然地扩散进入Sn，从而爆发Cu6Sn5介面金属合金IMC。这种物质介于Sn和Cu之间，会形成一股推力。由于这种反应在室温下就可以一连举行，一直地提供化学应力，迫使Sn层受到推挤的应力，进而为锡须的生长创立了条件。在一些对电子元器件要求较高、化学情形重大的电子装备中，例如化工行业中的某些检测仪器电路板，化学应力导致的锡须生长可能会影响装备的准确性和稳固性 。

四、微观结构与因素相关

1. 镀层晶粒巨细与取向

• 镀层的晶粒巨细和取向对锡须生长有影响。若是镀层的晶粒较为细小，那么锡原子之间的约束相对较弱，原子更容易移动。而晶粒取向在一定水平上决议了原子扩散的路径。例如，在一些晶界处，原子的排列较为杂乱，能量相对较高，成为锡原子扩散的优先途径。若是晶粒取向倒运于原子的稳固保存，就会促使锡原子沿着晶界等地方扩散，最终导致锡须的生长。在电子电镀工艺中，若是不可准确控制镀层晶粒的巨细与取向，就可能引发锡须生长的隐患。

2. 合金元素与合金结构

• 差别的合金元素组成的合金结构对锡须生长的敏感性差别。例如在锡铅（Sn - Pb）合金中，曾发明铅的保存可以在一定水平上减小锡须的生长倾向，但由于铅是一种有毒的重金属，并且电子产品中焊料用铅在手艺上难以接纳，随着环保要求提高，无铅化成为趋势，纯Sn、Sn - Bi、Sn - Cu、Sn - Ag等合金被普遍研究，然而它们均被发明有潜在的锡须自觉生长问题。这是由于差别的合金元素改变了锡原子的化学键情形、原子排列等微观结构，从而影响了应力漫衍和原子扩散行为，进而影响锡须的萌发与生长 。

五、情形因素

1. 温度

• 温度对锡须生长影响显著。适度的温度能够为锡原子提供足够的能量举行外貌扩散。一样平常以为50 - 60°C是最相宜锡须生长的温度，这是由于在此温度区间，锡原子获得的能量既能知足其扩散需求，又不会过于活跃造成其他影响。当温度凌驾100°C后，应力（锡须生长的驱动力）会被松懈，反而倒运于锡须生长，据报导，锡须在115°C时生长变慢，到150°C以上就阻止生长。例如在一些高温情形的电子装备中，如高温炉周围使用的电路板，锡须生长情形可能与常温情形会有很大差别。若是不小心遭遇高温，原本可能泛起的锡须生长征象也许会减缓或者阻止，但若是在最相宜温度规模内长时间安排，锡须生长就会加剧 。

2. 湿度

• 湿度是影响锡须生长的另一个要害因素。相对湿度越高，锡须生长越快，尤其当相对湿度抵达85%以上时。这是由于在相宜的湿度条件下，锡外貌能够形成一层氧化膜，该氧化膜能够增进锡须的生长。然而，过高的湿度可能导致氧化膜过厚，从而阻碍锡须的正常生长。例如在湿润的南方地区，电路板在没有优异防护的情形下，若是湿度一连处于高位，电路板上电子元器件的锡须生长情形可能就较量严重。在一些对湿度敏感的电子元器件制造工艺和使用场景中，必需要对湿度举行严酷管控，以阻止锡须生长影响产品质量和性能 。

3. 离子污染

• 情形中的离子污染也会影响锡须生长。若是电路板袒露在含有较多离子污染物（如氯离子、硫酸根离子等）的情形中，这些离子可能会与锡层爆发化学反应。例如，氯离子可能会侵蚀锡层，破损其原有的结构稳固性。这种侵蚀作用会改变锡层的应力状态和原子键合情形，促使锡原子更容易扩散并生长成为锡须。在一些化工生产车间或者沿海地区的电子装备中，若是没有做好防护，含有盐分和化学污染物的空气容易侵入装备内部，引发电路板元件的锡须生长问题。

4. 电迁徙征象

• 在有电流通过的情形下，可能会泛起电迁徙征象。电迁徙是指在电流应力作用下，原子或离子随电子迁徙而导致的因素偏析以致泛起丘凸和朴陋等质料结构缺陷的征象。关于锡镀层，电迁徙会加速锡原子的扩散。例如，在高密度电流通过电路板的电子元件时，电迁徙会导致在阴极首先泛起圆形朴陋，随后在南北极均形成圆形朴陋，并且在阴极处还发明有微裂纹保存。随着电迁徙时间的增添，锡须长度一直增添，在0.3×104A/cm2恒定电流密度下，随着电迁徙时间划分为0，48，144和240h的增添，阳极锡须的最大长度显着比阴极的要长。这是由于电迁徙导致原子扩散而爆发的压应力，成为了锡须生长的驱动力之一 。