皆さん、
先日投稿した「スズウィスカー」に関する記事（ ）を読んで 、ふと「スズペスト 」のことを思い出しました。 スズウィスカーに関しては、信頼性に関する正当な懸念が数多くあるにもかかわらず、スズペストのリスクについては、これと並ぶような懸念が事実上全くないことに、正直驚かされます。
確かに、スズペストはスズウィスカーよりもはるかに稀な現象です。スズウィスカーについては「そのメカニズムが解明されていない」という不満の声も多く聞かれますが、実際にはスズウィスカーは容易に発生させることができ、その大部分は除去することも可能です。一方、スズペストを発生させることは非常に困難であることが分かっています。
「スズペスト」について復習したい方は、こちらのブログ記事、あるいは私の総説論文『Tin Pest: Elusive Threat in Lead-Free Soldering?』（『Journal of Failure Analysis and Prevention』第10巻第6号、2010年12月、437-443(7)ページ）をご覧ください。
「スズペスト」とは、13℃未満の温度で、スズがβ相（白スズまたは通常スズ）からα相（灰スズ）へと同素体転移を起こすことによって生じる現象である。この転移に伴い、密度は7.31 g/cm²から5.77 g/cm²へと変化する。 密度の低下によりスズは膨張し、その結果、下図に示すように、元のスズ製品やはんだ接合部の構造が破壊される。
「スズペスト」は極めて稀な現象であるにもかかわらず、なぜ私がこれを信頼性上のリスクとして懸念しているのでしょうか。ミッションクリティカルな回路基板には数十億ものはんだ接点があり、それらが長年にわたり低温にさらされていることを考えれば、ある程度の「スズペスト」が発生することは避けられないように思われます。低温の影響は累積的なものであり、気温が上昇してもその影響が解消されるわけではありません。最もリスクが高い用途としては、自動車、携帯電話基地局、および軍事装備が挙げられます。
一般的なスズウィスカー対策を行っている状況下では、対策が施されていない「スズペスト」の方がむしろ一般的であるとしても、私は驚くことはないだろう。
では、どのような対策があるのでしょうか？鉛フリーはんだに約0.5％のアンチモン、あるいは2％のビスマスを添加することで、スズペストを実質的に解消することができます。さらに、スズウィスカーの発生も抑制できるという副次的なメリットもあります。しかし、鉛フリーはんだにこれほど微量のアンチモンやビスマスを添加する場合でも、徹底的な評価が必要となります。合金元素をわずかに添加しただけでも、はんだの特性は劇的に変化する可能性があるからです。
素敵なホリデーシーズンをお過ごしください！
ロン博士
