Ｃａｌｃｅ（Ｎｏｔｅ）
Ｓｎウィスカとは何か？
Ｓｎウィスカは導電性柱状あるいは円筒状繊維で通常単結晶体Ｓｎで、Ｓｎ基表面処理
から自発的に形成する。
長さは数μｍから１ｍｍ以上と変化。
ウィスカはＣｄ、Ｚｎ表面処理でも形成されることが知られている。
製造者のＰｂフリー表面処理化
Ｐｂフリー代替としてのＳｎ
利点
低価格
広く利用可能
現存工程、装置の変化の必要が少ない
耐腐食性良好
電気導電性良好
欠点
接触での擦過腐食発生
耐酸化性が悪い
ウィスカ
Ｓｎウィスカによる危険性
主要破壊モード機構は
電気的短絡：永久（典型的＜１０ｍＡ）、断続的（典型的＞１０ｍＡ）
真空あるいは低圧での金属蒸発（プラズマ）アーク
汚染
可能なＳｎウィスカ位置
ウィスカはほとんどどんなＳｎめっき表面からでも成長し得る。
電子部品パッケージの端子
金属缶（内外）
ＰＷＢ表面処理
機械的結合
コネクタ
遮蔽
ウィスカ因子
−電解工程
添加物、不純物（Ｃ、Ｈ量）
電流密度
めっき浴温度
電解液種類（例：アルカリ、硫酸）
−基材
清浄度、粗さ
粒配向
下地層（材料、厚み）
材料（組成、厚み）
−堆積の特徴
厚み
粒寸法／配向／形状
合金化成分
表面酸化
ＩＭＣ形成
アニール（温度、時間）
−外部応力
成形／端子曲げ
表面損傷（引っ掻き、溝）
取り扱い（例：ねじ締め）
−保管と動作条件
電流／電圧
温度（一定とサイクル）
腐食
湿度
汚染（例：Ｃｌ２、ＳＯ２）
圧力
−部品組み立て工程
リフロー（プロファイル）
保護被覆（材料／厚み／一様性／形成方法）
はんだ浸漬dip（合金、被覆領域）
ウィスカ位置近くに明らかなＳｎ欠乏兆候はない。
粒界近くで成長。
ウィスカ根元の断面
柱状粒と付近津ＩＭＣ成長がウィスカ成長に寄与していそうだ。
種々のめっきからのウィスカ成長
表面処理で応力が生じ得るのは
・めっき材料と基材間でのＩＭＣ形成で、めっき内に圧縮応力をもたらす。
・Ｓｎ基めっき材料と基材あるいは下地層の熱膨張率差。
・電解めっき工程自身の残留応力の存在。
・機械的曲げあるいは成形のような外部圧縮応力。
・引っかき傷、切り込みなどのような部品表面の損傷、これらはウィスカ形成の核生成点
として機能する応力を生み出す。
・Ｓｎ表面上の酸化物形成、
長期間ウィスカ密度
基材材料の影響
ブライトＳｎがマットＳｎと比較し必ずしも長いウィスカ成長とはならない。
リフローの効果
矛盾する結果が提出されている。
アニールの有効性
Ｃｕ上のマットＳｎでのアニール（１５０℃、１ｈ）は室温保管ではウィスカ長さ抑制をもたらす。
黄銅ではアニールはウィスカ長さを減少させない。
電流（直流）の影響、条件５０℃、５０％ＲＨ。
電流はブライトＳｎではウィスカ長を増加させるがマットＳｎではさせない。
アニールはマットＳｎでは逆に影響。
可能な緩和策
部品選択戦略
純Ｓｎと高Ｓｎ Ｐｂフリー表面処理部品を避ける。
表面処理材料としてマットまたは低応力Ｓｎを選択。
８μｍ以上の厚いめっきを選択。
ＮｉまたはＡｇ下地層の部品を選択。
アニール部品を選択。
アセンブリ工程戦略
はんだディップＳｎ表面処理部品。
めっき表面の圧縮負荷を極小化。
保護被覆conformal coat採用。
＊ＩＮＥＭＩ定義、誤りあり：Bright tinのＣ量は０．２−０．８％が正しい。
マット対ブライトＳｎ議論
多くのめっき業者はマットとブライトを表面処理の外見で言及し、その実現手段は種々ある。
２００５年、カーボン量による規定が導入された。 ブライトは低カーボン量。
試験ではＮｉ上のブライトはＮｉ上のマットより良い性能を有する。
ブライトは多くの水平粒界をもち、めっき層の応力を減少させる。
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