すずウィスカについて教えてください

○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。

お礼

2003/09/18 08:49

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。

質問者