在现代电子工业中，金属须（Metal Whisker）作为一种微观而复杂的现象，正日益受到广泛关注。它指的是某些金属表面自发生长出的极细长、丝状晶体结构，这些“须”状物可长达毫米级，虽尺寸微小，却能对电子设备的可靠性产生极大威胁。金属须最广为人知的类型之一是锡须，它最早出现在20世纪初真空管时代的电子产品中，当时使用的几乎纯锡焊料因须状物的生成频繁导致短路和设备失效。 金属须的形成是一种复杂的晶体学现象，研究者至今未完全揭开其机理之谜。其生长一般发生在元素金属表面，如锡、锌、镉、铅和银等金属都发现过须状晶体的存在。须的生长本质上受多种相互作用的压缩应力驱动，这些应力可能源自电镀过程中的残留应力、机械作用产生的应变、不同金属扩散引起的局部变形、热膨胀差异以及材料内部应变梯度等因素。
此外，理论研究还指向电场对须状物所产生的电静态极化能量也在促进其形成中发挥着一定作用。 不同于常见的金属枝晶（Dendrite）——这种树枝状结构需要溶解和再沉积过程，金属须的生长无需金属溶解或者外加电磁场的存在。其特点是垂直于金属表面向外生长，形态如细丝般“刺出”表面。而枝晶则通常呈蕨叶状，沿着金属表面的二维扩展。 金属须的生长虽微观却带来严重隐患。它们可以在电子设备中引起短路，触发电弧放电，甚至致使系统故障停机。
20世纪40年代晚期，电话系统发现了锡须带来的安全隐患。锡加铅合金焊料的使用曾有效减缓锡须的生长速度，但随着欧洲自2006年实施的《限制有害物质指令》（RoHS），电子产品中铅的使用被严格限制，含铅焊料逐渐被禁用，锡须问题再度被聚焦。 电子设备中，锡须的典型案例不胜枚举。最具代表性的事件之一是1998年卫星“Galaxy IV”的故障，导致其主控制计算机因锡须短路而失效，航天制造商随即改用镍镀层以降低风险。在发电领域，2005年康涅狄格州的“Millstone”核电厂因锡须导致控制逻辑板短路，产生错误的安全警报，促使设备紧急停机。此外，汽车行业也曾因锡须问题深陷争议。
2011年，有研究人员指出丰田Camry车辆的加速位置传感器出现锡须现象可能与“加速器失灵”事件有关，但后续国家高速公路交通安全管理局（NHTSA）认定驾驶误操作为主要原因，丰田方面亦否认锡须为事故主因。 锡须不仅会造成直接的短路风险，还对高速电路和无线频率产生不良影响。在高于6 GHz的频率下，锡须可作为微型天线，从而引发信号阻抗不匹配和信号反射，影响设备的性能稳定性。磁盘驱动器领域则出现了锡须导致机械部件故障的案例，如须断裂导致磁头撞击盘片，造成数据损坏。此外，在真空环境或太空中，锡须可能被高功率电流电离形成等离子体，一旦短路，其损害可远超普通环境下的影响。 值得关注的是，须不仅限于锡。
锌电镀层表面也会长出锌须，这些须状物能漂浮在机房空气中，浸入系统设备导致故障，甚至随着地面可移动地板板块维修时被释放加重风险。银须因表面硫化物的作用，也常出现在银电气接点表面，尤其是在高湿度和硫化氢浓度较高的工业环境中，例如污水处理厂和造纸厂。金须亦曾在NASA的研究中被观测到，提示须现象具有跨金属的普遍性。 面对金属须带来的危机，业界持续探索和实践多种防控和缓解措施。采用保护性包覆膜如环氧树脂或其他符合性的涂层能阻挡须状物穿透，降低短路风险。调整电镀工艺，优化退火过程中的温度曲线和冷却速率，有助于减少内部应力，从根源限制须的产生。
合金设计方面，通过在锡中添加铜、镍等元素，显著降低锡须生长的概率和速度。使用镍、金、钯等终端金属覆盖层能够有效杜绝锡须的形成，是目前许多高可靠性电子元器件的首选表面处理方案。 标准组织也在积极推动锡须相关测试和认证工作。JEDEC与IPC联合发布了锡须的接受测试标准和缓解指导，有助制造商在无铅焊料应用中评估风险和采取有效预防手段。 综上所述，金属须作为一项特殊的金属晶体生长现象，对电子产品的可靠性构成了严峻挑战。随着无铅焊料的普及和微电子技术的高速发展，对锡须及其他金属须的研究和防控显得尤为重要。
精确理解须的成因、采取优化材料和工艺措施、合理设计保护方案，是保障现代电子设备安全稳定运行的关键。未来，结合先进的材料科学和纳米技术，或许可以从根本上破解金属须的生成奥秘，彻底避免这一隐患。与此同时，相关标准和测试方法的完善，也将推动整个电子行业迈向更高的质量和可靠性水平。
