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すずウィスカについて教えてください
- すずウィスカとは、チップ部品の電極に施されたすずメッキのことです。
- すずウィスカは、何らかの原因で電極表面に微細な結晶が形成され、短絡や断線などの故障を引き起こす現象です。
- すずウィスカは、環境条件や使用状況によって影響を受ける可能性があります。
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○メカニズム 元大阪府立大学の小見 崇先生によると、すずめっき皮膜の異常な高密度にあるとされています。めっきで得た皮膜は冶金で得たものより密度が高く、皮膜内の圧力が高くなっている。すずは本々低融点金属であるため、室温でもその原子は動きやすく、この圧力を緩和するために、ある点から外部に向かって皮膜の中身を - 練り歯磨きのように - 搾り出したとされています。 ○現象 圧力を緩和するためにウィスカが発生するので、皮膜の密度は冶金のそれに戻ります。成長するウィスカは、単結晶であるため講師欠陥がなく、非常に硬いものになります。中身を搾り出して成長するので、成長点は植物のように先端になるのではなく、根元にあります。それ故に、マクロに見た場合、先端が何かにぶつかってもその進行はとめられず、例えば絶縁被覆を突き破ってしまいます。その結果が、回路のショートになります。 ○その他 有機物 - 主に光沢剤 - を含むすずめっきで生じる現象で、これを添加していない無光沢のすずめっきでは生じません。おそらく共析する炭素が、すずの結晶構造を乱すために生じるものなのでしょう。 雰囲気温度が高い、圧縮応力が加わっていると発生が促進されると言うのも、メカニズムを裏付けるものでしょう。 この発生を抑制するためには、 ・5%程度以上の鉛を合金化したはんだめっきとする。 ・光沢剤を使用しない、無光沢すずめっきとする。(半光沢めっきも不可) ・光沢すずめっき後、ヒュージング処理(半溶融状態まで加熱)する。 といった、対策が行われます。 ○おまけ 本来、電子部品用すずめっきに要求されているのは、はんだ付け性です。光沢は外観検査がしやすい - 見た目で製膜条件を判別する - ために使用されたものです。その他のメリットとして、指紋がつきにくい、表面に吸着した光沢剤が酸化防止になるといった点もありますが、共析した有機物がはんだ付けの際に気化しはんだのピンホールを生じる - 他の質問であった「はんだ爆ぜ」かも - というデメリットもあります。 発生対策として挙げた方法も、問題が多いのは事実です。 ・はんだめっき：鉛フリーはんだ＞どれがいいのか？ ・無光沢すずめっき＞傷、シミが残りやすい。 ・ヒュージング＞チップ部品に適用できない。
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参考になるか解りませんが ウイスカのことが書いてあるＨＰを発見したので お知らせします。
お礼
HP拝見しました。 非常に参考になりました。 有り難うございました。
専門家ではないので、私も質問して聞いた話です。 純錫めっきですと、錫が銅と反応してしまいウイスカが発生します。 そのため、銅にニッケルの下地めっきを施してその上に錫めっきをすることでニッケルが膜になり錫にエネルギーを発生させないようにすることができるそうです。 あと、錫のめっきを電解か無電解かにより、内圧を生じると発生します。無電解めっきだと内圧が発生しにくいそうです。 まだまだ色々あるようですので、私も情報が出てくるのを待ってるのが現状です。
お礼
有り難うございました。 非常に参考になりました。 又、情報が入りましたらお教えください。
私は専門外ですが，鉛フリーの代替で出てきた技術なんですね。新技術には，なにかと問題が出てきますが，そこが，おもしろいところかもしれません。
お礼
ありがとうございました。 ”日米欧の三団体は「すずウィスカ試験方法」の開発に向け『すずウィスカ共同会議』を東京で開催」 を拝見しました。 大変参考になりました。 有り難うございました。
お礼
非常にわかりやすい解説、有り難うございます。 大変参考になりました。