1。2  无铅钎料的研究现状

1。3  无铅钎料的可靠性问题：锡须生长现象

    由于SnAgCu钎料中Sn的含量较高，研究者们在研究过程中发现了锡须生长现象。所谓锡须是从锡镀层表面自发生长、延长、长大的细长锡单晶体（如图1。1）。锡须具有极强的电流负载能力，锡须的大量生长极易造成器件的短路，引发精密仪器的故障或失效。锡须生长现象一直是无铅钎料的研究热点，但关于锡须生长机制目前仍未有统一的解释，仍需要进行大量深入的研究。

图1。1  锡须生长示意图

    早在20世纪40年代，学者们已经发现了锡须自发生长的现象。Hunsicker和Kempf[10]在研究AlSn合金时发现了锡须的自发生长现象；随后贝尔实验室试图通过电镀锡代替镀镉避免镉晶须造成的仪器故障，但镀锡并未解决问题；锡须现象的深入研究始于Compton等[11]在1951年发现电容中出现锡须而导致的电路短路问题中。在随后的几十年中，频繁出现锡须导致的电子器件失效的报道，时至今日锡须生长现象仍未得到妥善解决。锡须引起的可靠性问题主要集中在医疗（如心脏起搏器）、军事（如导弹系统）、航天航空（如卫星）等高可靠性的产品中。如心脏起搏器内部锡镀层若生长锡须会导致起搏器完全失效；美国F-15雷达和Phoenix空空导弹的混装电路中也因锡须生长导致整体装备失效；美国的两颗卫星银河Ⅳ和银河Ⅶ，均由于电路板上的电容出现锡须而失效导致卫星坠毁。这方面的报告不胜枚举，锡须引起的问题会造成极大的危害。因此锡须的生长机理成为现阶段的研究焦点，其目的是为了寻找抑制锡须生长的方法。

1。4  锡须的生长特点

锡须的生长形貌比较多样化，锡须一般是直的、扭曲的、弯折的、交叉缠绕等各种形状，有时也有中空的，外表面带有纵向纹路的，还有横向生长的条纹，也有表面光滑的锡须。这些形貌特点反映了影响锡须生长的因素比较复杂。目前观察到锡须直径一般为1～3μm，长度为1μm～1㎜，最长可达9㎜。

锡须的生长位置具有不确定性，即无法预知锡须可能出现的位置，在扫描电子显微镜下才能观察到具体位置。锡须生长过程可分为①孕育期（诱导期）；②发芽期；③快速生长期；④生长停止期四个阶段。孕育期可能为几个小时到几个月不等，受外在环境因素的影响。发芽期可在少数位置上观察到晶须萌芽，由于其尺寸很小，通过电镜扫描才能清楚的分辨，与周围晶粒相比，其颜色较浅，原因目前还不清楚。第三阶段是锡须生长的关键时期，晶须的长度从几微米增加到几十甚至几百微米，人们普遍认为锡须的生长主要沿着低晶向指数进行，但仍存在较大争议。在1966年，文献[12]报道的锡须生长方向是<100>、<001>、<101>、<111>；之后文献[13]报道的锡须生长方向是<100>、<210>、<101>、<001>、<110>；2003年，学者[14]报道的锡须生长方向是<110>、<113>、<321>；2011年，Liu和Xian[15]指出锡须生长方向是<111>。此外在参考文献[16]还提出锡须生长形貌的多样性可能与锡须生长方向的多样性有关。锡须在快速生长之后其速率会减慢，当长度最大时突然转入停止阶段，至于其中缘由目前尚未有统一解释。文献综述

1。5  锡须生长机制的研究

锡须生长机制的研究是非常复杂的课题，前期的研究人员进行了大量的实验，并提出了许多假设和生长模型，仍尚未得出统一的说法，主要观点包括以下三种机制。

1。5。1  位错机制