Ｓｃｈｕｅｌｌｅｒ 高Ｓ環境でのＰｂフリーＰＣＢのクリープ腐食
Ｐｂフリー化に伴いＰＣＢの表面処理としてＨＡＳＬのおきかえとして置換Ａｇが広く採用されているが、これは
高硫黄および湿度環境ではげしいクリープ腐食をひきおこす。
クリープ腐食とは腐食生成物（多くは銅あるいは銀硫化物）が貴金属あるいは誘電体（絶縁体）のような非腐食性表面に沿って
はって成長するcreep現象である。
置換Ａｇは硫黄の存在で変色するtarnishするがこれは外観だけの問題である。
以前の研究では電気化学マイグレーションは問題でなかった。
典型的混合流動ガス試験（ＭＦＧ）はクリープ腐食を示さなかった。
しかし高硫黄環境産業では２〜４ヶ月で故障が発生する。
製品追跡によればもし６ヶ月以内に故障が起きないと典型的にはその後この機構で故障しない。
従ってクリープ腐食が起きない硫黄と湿度の閾値があるようにみえる。
高空気流動がクリープ腐食を促進するようにみえる。
腐食生成物は完全に抵抗的で直ちには故障をおこさない。腐食生成物の厚みが増加すると抵抗が減少し、
機能的短絡が発生する。
故障解析
典型的クリープ腐食損傷
ＥＤＸでは形成されるのは主にＣｕ２Ｓと少量のＡｇ２Ｓである。
クリープ（匍匐）はデンドライトの成長で始まるように見えるがこれは電気化学マイグレーションのデンドライト成長ではない。
電気化学マイグレーションは電場が必要だが、クリープ腐食は電場が必要でなく全方向に発生する。
Ｃｕ２Ｓは表面の湿気層に形成され溶液から析出する。
硫黄化合物は容易に水に解け弱い硫黄酸を形成しこれで銅酸化物を減少させ下の銅を露出させ攻撃する。
表面に水膜を形成するには約５０％ＲＨで十分である。
Ｃｕ２Ｓの成長速度は相対湿度で指数的に増加するがＡｇ２ＳはＲＨに関係なく成長する。
置換ＡｇのＣｕでＣｕ硫化物が主なのはＣｕがＡｇよりアノード的なため（ガルヴァニック反応のため）である。
露出したカソード領域より表面のアノード領域が小さいとアノード攻撃は促進される。
同様にガルバニック腐食が重要な役割を演ずるのはＩｍＡｇ表面処理ではんだ接合に生じるマイクロボイドである。
Ａｇめっき中のＡｇとＣｕの相互作用でＣｕに空隙が生じる。
空隙はＡｇコートの下とソルダマスク端の下に生じる。そこでは銅がほとんど露出している。
ソルダマスク端での不完全なＡｇ被覆でＩｍＡｇめっき溶液がＣｕをガルバニックに攻撃する。
ソルダマスク端での露出Ｃｕのためほとんどのクリープ腐食はソルダマスク限定（defined）ＳＭＤ配線がら生じる。
ヴィアでのクリープ腐食とソルダマスク
多量の銅がソルダマスク下で腐食されＣｕ２Ｓｎｉ変化。
置換Ａｇのない裸のＣｕはクリープ腐食しないとはいえない。
高湿度の厳しいＳ環境ではＯＳＰのＰＣＢカードでもクリープ腐食がおきる。
傷ついたＯＳＰを通して銅が露出し攻撃される。
Ｃｕの侵食はソルダマスクとパッド界面に集中せず、露出したＣｕ部に一様におきる。
表面処理の比較
耐熱ＯＳＰ、ＰｂフリーＨＡＳＬ、置換Ａｕ
ＰＣＢ設計
置換Ａｇで腐食故障を減少させるには
はんだマスク限定ＳＭＤ金属配線を避ける。少なくともアセンブリではんだ付けされない場合。
非試験ヴィアはソルダマスクで完全に覆われる、あるいは完全に充填されるのが好ましい。
部品パッドは角が丸く、ペーストが完全にパッドを覆う。
はんだとフラックスはソルダマスクと配線界面の腐食予防に有効。
絶縁被覆
被覆されない部分（部品の下など）がクリープ腐食し効果は限られている。
置換ＡｇでのＡｇ被覆性改善
ソルダマスク端下の被覆を完全にする。
ソルダマスクと銅の接着を改善し水分のマスク下への侵入を防ぐ。
粘土試験結果
ＰｂフリーＨＡＳＬが最も良い結果を示した。（粘土試験はやや厳しい）
Ｓａｖｏｌａｉｎｅｎ
クリープ腐食はエレクトロマイグレーションと似ているが電場を必要としない、腐食性成分と湿度が必要。
Ｓが一般的なクリープ腐食をおこす成分。置換Ａｇが特にクリープ腐食をおこしやすいが、Ｎｉ／Ｐｄ、ＥＮＩＧ、ＯＳＰでも時にはおきる。
パッド上のクリープ腐食
ＥＤＸによると若干のＡｇ２Ｓを伴うＣｕ２Ｓが主。
ＩＮＥＭＩ Ｆｕ
クリープ（匍匐、爬行）腐食
腐食生成物がパッドあるいはヴィアの端を越えてソルダー・マスク（レジスト）の上に広がる。
ＭＦＧ：混合流動ガス試験（Ｈ２Ｓ、ＮＯ２、Ｃｌ２、ＳＯ２）と各種因子
既存の試験方法
ＭＦＧ（混合流動ガス試験条件）
硫黄華試験
６０−１０５℃、２０日の槽での硫黄
粘土試験
因子
表面処理
フラックス
ソルダ・マスク幾何
ソルダ・ペースト被覆性
リフローとウェーヴはんだ付け
ＭＦＧ試験条件
要約
最も激しいのは置換Ａｇと有機酸フラックスの組み合わせ。
ＰｂフリーＨＡＳＬとロジン・フラックスはクリープ腐食はないが、端部腐食がみられた。
置換Ｓｎはほとんどクリープ腐食傾向を示さない。
有機酸フラックス基板がロジン・フラックス基板よりクリープ腐食を示した。
有機酸フラックス工程基板でウェーヴはんだ位置に近い領域で最もクリープ腐食がおき易い。
置換Ａｇ基板ではクリープ腐食が減少、しかしＥＮＩＧ試料では増加、これは更なる実験が必要。
（フラックス残渣分布制御が難しいせいかもしれない。）
低ロジンと高ロジンは同じクリープ腐食結果を示した。
Ｋｅｎｎｙ ＰＷＢクリープ腐食機構と緩和戦略
湿度、Ｓ含有雰囲気への曝露で誘起されるクリープ腐食と称される現象が最近発見されている。
この現象はＰＷＢの外側表面のＣｕ配線からの銅硫化物結晶の成長で特徴付けられる。
電気化学マイグレーションと似ているがこれは一方向に、典型的にはひとつの電極から他の電極に成長する
長いデンドライトによって特徴付けられる。
一方クリープ腐食は硫黄を含む水分のような酸性媒体中で保護されていないＣｕが他の金属と反応して形成される。
形成される銅硫化物結晶はすべての方向に等しく成長する。
機構
Ｃｕ源は第一に銅ソルダマスク界面で銀めっき浴によりＣｕが侵食される。
第二はＡｇめっきの孔である。
リフローで銅がＡｇめっきの表面に移動。
他のＣｕ源は部分的に充填されたヴィア・ホールと応力条件で亀裂する薄いマスクである。
これらが原因でＣｕが露出する。
ソルダマスク領域に発生。
ＮＴＴ
硫化物クリープ：硫化物を形成しない金属表面に基材金属（銅や銀）の腐食生成物（硫化物）がはい出てくる現象。
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