パティがオフィスに向かって歩いていると、ウルフ・ガブリエルソン教授が通りかかった。「印象的な年配の男性だ。彼は数十年前、ノーベル賞の候補者だった。彼は85歳かそこらで元気だった。
パティがアカデミアの世界にいて驚いたことのひとつは、年配の教授に対する尊敬の念だった。70歳を超える一握りの教授がフルタイムで教鞭をとり、研究を続けていた。学部生や大学院生は、技術的なこと、キャリアに関すること、そしてしばしば個人的なことでさえ、熱心に助言を求めていた。
アイビー・Uでの経験は、彼女とロブにとってすべてうまくいっていた。二人とも間もなく博士号を取得する。これでパティは、博士号を持たずに教授になることに違和感を感じなくなるだろう。ロブは卒業後、アイビー大学で研究員として働くことになった。給料は企業で働くより安いが、アカデミックな雰囲気とフレキシブルな勤務体系が気に入ったようだ。
オフィスに入り、パティがメールに返信しようとすると、マイク・マディガンからのメールが目に入った。
コールマン教授、無鉛はんだと錫鉛はんだの混合はんだの組み立てに関する推奨リストを作成していただけませんか？謙虚な生徒のマイクです。
学期と学期の間の休み期間で、パティには時間があった。パティはすぐにロブとピートにメモを送り、数日後に集まろう、と提案した。
いつものことだが、月日が経つのは早い。「チーム "はあっという間にパティのオフィスに到着した。
「やあ、ロブ！研究科学者になったんだから、パティよりいいオフィスがあるんだろ？" とピートはからかった。ピートはからかった。
「そうだね！僕は今、世界的に有名なコールマン教授よりも有名なんだ」とロブは言い返した。
「オーケー、オーケー！パティはロブとピートと一緒に笑いながら言った。
「この小さな任務のために情報を集めていて最も印象的だったのは、鉛フリーはんだの信頼性についての懸念があるにもかかわらず、多くの人々が混合技術で製品を組み立て、それを軽んじているように見えることです」とピートは真剣に語った。
「そうだね」とロブ。
「これがどんな混合はんだ合金システムか考えてみてください。4つの金属（錫、鉛、銅、銀）が、はんだ接合部全体に無秩序に含まれているんだ。
「だから、溶融温度や機械的特性がどうであるかは、実際には言えないんだ。とパティは付け加えた。
「その通りだが、少し現実的に考えなければならない。多くの人が、長い間、このような混合合金システムで組み立て、成功を収めてきたんだ」とピートは提案した。
「ブラッドリーらがNEMIと行った熱サイクルに関する研究を見てくれ」とピートは続けた。
トリオはピートがプリントアウトしたアチャートを見た。
図 1.Bradley のデータによると、錫鉛と鉛フリーの混合熱サイクル信頼性は、錫鉛はんだの信頼性とほぼ同等である。
「予想通り、錫鉛はんだは鉛フリーはんだに比べて後塵を拝している。しかし、混合はんだと錫鉛はんだの結果がほぼ同じなのは興味深いことです」。とパティは指摘した。
「このデータは典型的な状況を示している。熱サイクルではSACはんだの方が優れています。落下衝撃のデータがあれば、錫-鉛はんだと混合はんだの方が良く見えるかもしれません。
トリオは短時間、他のデータも見直したが......。
「ミッション・クリティカルでない電子機器であれば、混合合金システムが機能することは同意できると思います。しかし、戦闘機や医療機器のようなものについては、検討すべきではないということも同意見です」とパティは述べた。
ロブとピートは同意するようにつぶやいた。
「これらのデータは、錫鉛はんだと鉛フリーはんだの混合を支持しているようですね。でも、プロセスはどうなんですか？パティが尋ねた。
「SACはんだを使用する場合、SACはんだを完全に溶かせない可能性があるため、錫-鉛はんだ温度を使用することはできません。図2を見てください。
図 2.錫鉛はんだと鉛フリーはんだを混合して使用する場合は、リフロー温度が鉛フリーはんだを溶かすのに十分高いことを確認してください。
「おっと！」。ピートが言った。「この粗悪な結晶構造を見ろよ！冶金の天才でなくても、このはんだ接合部が弱いことがわかるはずだ。
「そうだね。でも、温度が低い場合は、フラックスの効いたソルダーペーストを使うのが効果的です。マリオ・スカルツォがこの件に関して行った研究を覚えていますか？彼の実験の写真（図3参照）があります」とパティ。
図 3.リフローのピーク温度は、鉛フリーはんだの融点（通常219℃程度）よりも高くすることが望ましいですが、優れたフラックスは、より低い温度で鉛フリーはんだの溶融を助けることができます。右は208℃での結果である。
あの作品は覚えているよ。彼は私が参加したワークショップでそれを発表した。彼はSAC305はんだボールをわずか208℃で錫鉛はんだに溶融させることができた。彼はそのプロセスを助ける素晴らしいフラックスを使っていました」とロブは付け加えた。
「これまで見てきたように、良いソルダーペーストを使うことから始めましょう」とピートは付け加えた。
パティはまとめようとホワイトボードに向かった。彼女はこう書いた：
- 鉛フリーと錫鉛の混合電子機器アセンブリは、ミッション・クリティカルでない用途では機能する。
- 組成の異なる4つの金属合金システムが作られるため、常に多少の違和感があるはずだ。
- その結果、はんだ接合部の機械的特性と溶融温度は変化する。
- SACはんだよりも熱サイクル特性が劣ると予想される。
- 落下衝撃はSACはんだより良いかもしれない
- リフロープロファイルは、ピーク温度がSACはんだの融点より高くなるようにする。
- いつも通り、ソルダーペーストのサプライヤーと協力して、この難しい用途に最適なソルダーペーストを入手してください。
全員がリストを確認し、問題ないと判断すると、ピートは全員で9ホールのゴルフをしようと提案した。
乾杯
ロン博士
