ウィスカに関する故障理論と故障メカニズム・対策

ウィスカは古くから錫めっき、亜鉛めっきで起こることが知られていた。代表的なものは錫めっきであるがこれを抑制するために鉛を添加することもまたよく知られていたことである。経験的には電気めっきでなく、溶融錫めっきにすることや素地金属によってはバリアめっきを施すこと、光沢剤の使用を控えることなどは関連して実施されていた。 　部位別にみれば、めっき、コネクタだけでなく、チップ部品でもおこっている。チップ部品では単層の銀 – パラジウム電極が電極食われで3層構造になり、電極の消失はおさまったものの副作用としてバリアめっきに銅めっきを使うとウィスカが発生するようになった。コネクタでは接触圧力が作用して接触点にウィスカが起こることはあまり知られていない。これは接触圧力という圧力を外部から供給しているだけに過ぎない。 　これらは、ウィスカの発生に関して深い追求がないまま経験則でおえたことがのちの環境負荷対策で鉛が規制対象になると錫めっきからは鉛がなくなり、はんだから鉛がなくなると、副作用としてウィスカが起こってきたものである。よくよく考えると、部位や構造、工法などが違っても、これらには錫と銅の組み合わせ、内部応力の発生といった共通点がある。 　ウィスカは決して新しいトラブルではない。これは真因追求をないがしろにしてきた反動が過去への回帰、同じことの繰り返しとして起こってきただけといえる。 　本セミナーでは、ではこの歴史を紐解き、整理し、またウィスカに類似の現象に枠を広げ、ウィスカの発生メカニズムを追求して理論を再確認、副作用が起こらないように画像や図解、データをできるだけ取り入れて解説をしていく。

1. ウィスカの種類
   1. 真性ウィスカ・非真性ウィスカ・非金属あるいは類似の現象
   2. 内部応力ウィスカ・外部応力ウィスカ
   3. めっき・コネクタ・はんだ・チップ部品・金属ペースト・接着等の部位別傾向
   4. 電気めっき・溶融めっきの工法別傾向
   5. 追従性よいめっき・平坦性よいめっきの工法別傾向
   6. めっきのメカニズム
   7. 融点と再結晶化温度から見た傾向
   8. 拡散係数から見た傾向
   9. 熱処理の有無から見た傾向
2. 理論
   1. めっき酸化膜欠陥説
   2. 合金体積膨張説
   3. 腐食体積膨張説
   4. エレクトロマイグレーション説
   5. 接触圧力説
   6. 熱応力説
3. 歴史
   1. 電気めっきとウィスカに関する変化点
   2. はんだとウィスカに関する変化点
   3. チップ部品の電極形成に関する変化点
   4. 接着封止に関する変化点
4. 錫めっきウィスカ
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 故障メカニズム
   3. 故障条件
   4. 対策
5. 亜鉛めっきウィスカ
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 故障メカニズム
   3. 故障条件
   4. 対策
6. 鉛フリーはんだウィスカ
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 故障メカニズム
   3. 故障条件
   4. 対策
7. コネクタ接触点ウィスカ
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 故障メカニズム
   3. 故障条件
   4. 対策
8. 硫化銀ウィスカ・毛髪銀
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 硫化銀・硫化銀ウィスカ・毛髪銀
9. プラスチックウィスカ
   1. 故障モード・発生状況傾向
   2. 非晶質樹脂と接着剤硬化剤による環境応力劣化
10. 質疑応答