早期的锡镀层材料是按照使镀层表面看起来更“光亮”的目的设计的。锡镀层的特点是“明亮”,为达到这种效果,人们向电镀液中添加了一些化学成分来控制颗粒的尺寸和镀层表面的平整度。

由于这些化学元素的自然属性和为实现明亮涂层所需的高浓度的添加剂,这些早期明亮的锡镀层材料会在镀层内产生有机物伴随沉积和微粒的不规则排列问题,这会导致更高的锡须发生率。

减轻锡须的生长

有两种办法可以减少锡须的生长。一种是改变锡镀层的化学成份,通过使用级别很低的颗粒精细添加剂,来产生更加粗糙(或更不光滑)的表面,但不能影响电气性能指标。为此,英飞凌、飞利浦半导体、飞思卡尔半导体和意法半导体一起制定了许多可以抵御锡须生长的相互配套的商用锡镀层化学材料。

正如前面提到的,在锡薄膜内的本地相变会产生内部的压缩应力。由于锡和铜一般会形成一种化合物(IMC)Cu6Sn5,在这个反应过程中,金属的体积会显著增加,所以在使用镀锡的铜引线框时必须考虑到这个问题。渗透和扩散的最终结果会形成“楔子”,打入到颗粒分界处的锡层中,如图1所示。

然而,如果金属化合物是在更高的温度下形成的(例如,大约150℃),就会形成一种不同的、更为理想的金属间的结构,这种结构更加统一而且几乎没有“楔子”。可参见图2。

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