「スズウィスカーを軽減するための表面コーティングの使用において、スズウィスカーが成長してコーティングを通過する可能性があることが多くの研究で示されています。スズウィスカーがコーティングに浸透するリスクの主な理由の1つは、コーティングの厚さが不十分なことです。」 ブリキのひげは、錫メッキされた表面で白くなるものです スズ結晶の一種。この種のスズ結晶は通常針状です。この異常な導電性のために、隣接する導体がブリッジされ、漏れや短絡のリスクがあります。スズウィスカーの成長メカニズム、およびスズウィスカーの成長を促進する可能性のある環境的および機械的要因に関する多くの研究があります[1-5]。  同様に、スズウィスカーの成長を緩和する方法に関する多くの研究があります[6、7]。 Mathewらは、表面コーティングの使用、さまざまな電気めっき技術、さまざまな表面処理方法、スズ合金の使用、スズの下に他の金属の層を電気めっきする、アニーリングなど、スズウィスカーを軽減する方法を研究しました[6]。  

＆nbsp;＆nbsp;＆nbsp;＆nbsp;表面コーティングを使用してスズウィスカーの成長を緩和する方法は、コーティング材料と保管環境条件が異なると、スズウィスカーの成長を緩和する効果が異なることを示しています。 NASAの研究[8-10]は、明るい錫メッキ真ちゅうサンプルの場合、コーティングの厚さが少なくとも2.0ミルの場合、温度が50℃、相対湿度が50％9年間の保管後、スズウィスカーがコーティングに浸透するのを防ぐことができます。コーティングが2.0ミルより薄い場合、スズウィスカがコーティングに浸透するのが観察されます。

WoodrowとLedburyによって発表された2つの論文[11、12]は、いくつかの表面コーティング上でのスズウィスカーの成長を研究しました。これらの2つの研究で使用されたサンプルは、明るい錫メッキ真鍮でした。ウッドローの研究では、サンプルは温度50℃、相対湿度50％の環境に置かれました。約1年後、スズウィスカは1.5ミルの厚さと1.5ミル未満の厚さでコーティングに浸透しました。しかし、それを着用しませんでした。少なくとも3.9ミルの厚さのコーティング。 Ledburyは、ポリウレタン-アクリルハイブリッドコーティングとシリコーン、アクリル、パリレンコーティングを研究しました。試す

図2湾曲した標本。 （注：曲がったサンプルの場合、錫メッキ部分の圧縮と張力材料は、曲げプロセスの後に緩和プロセスを経ます。図を参照してください）。

表1テストで使用された表面コーティングの特性

サンプルは、温度25℃、相対湿度97％の環境に置かれます。すべてのサンプルは、コーティングの厚さが6.0ミルのサンプルでさえ、スズウィスカがコーティングに浸透したことを示しました。
メリーランド大学のAdvancedLife Cycle Engineering Center（CALCE）は、表面コーティングの界面強度を研究し、スズウィスカーの座屈力と比較しました[13]。KadeschとLeidecker [8]が最初にこの調査を実施します。予備試験では、25ミクロン（約1.0ミル）以下の厚さのコーティングの弾性率は100 mpa以下であり、スズウィスカが浸透するリスクがあることが示されています。中川らはまた、スズウィスカーの浸透を防ぐには、密着性の高いより硬いコーティングが最良の材料である可能性があると考えています[14]。
Han et al。は、表面コーティングの有効性を研究しました。実際の回路基板カードにコーティングを使用してスズウィスカーの成長を緩和する場合、コーティングの被覆状態を決定することが重要な要素です[15]。コンポーネントリードのエッジに沿ってコーティングが薄くなると、このエッジからコーティングが急激に厚くなっても、スズウィスカがコーティングに浸透する可能性があります。 NPLのHuntとWickhamの研究により、この結論が確認されました。彼らは、スズウィスカーが成長中にコーティングに浸透して隣接する金属板に接触する傾向があることを設計したテストツールを介して決定しました[16]。
スズウィスカーを軽減する技術としての表面コーティングの使用に関する多くの研究は、スズウィスカーが成長するにつれてコーティングを通過できることを示しています。スズウィスカーによって引き起こされるリスクの中で、主なリスクの1つは、スズウィスカーがコーティングに浸透することです。

極端な環境条件では、スズメッキされた試験片で成長したスズウィスカーが、より厚い厚さのすべてのタイプのコーティングに浸透する可能性がありますが、2.0ミル未満の厚さのコーティングにスズウィスカーが浸透するリスクが高くなります。

同社のすべての回路基板のうち、99％の回路基板は3つの異なる表面コーティング材料を使用しています.3つのコーティング材料は、アクリル、ポリウレタン、パリレンです。 この論文では、これら3つのコーティングの厚さがサンプル上のスズウィスカーの成長に及ぼす影響を調査します。
アクリルコンフォーマルコーティングは、塗布と除去が簡単なため、おそらく最も人気のある表面コーティング材料です[17]。 アクリル樹脂はコーティング後すぐに乾燥し、数分以内に**の物理的特性に達することができ、抗真菌性であり、長いポットライフを持っています。 さらに、アクリル樹脂は硬化中にほとんどまたはまったく熱を発生せず、感熱部品を損傷する潜在的なリスクはありません。 それらは硬化中に収縮せず、優れた耐湿性を持ち、ガラス転移温度が低くなります。

ポリウレタンコーティングには、1成分配合と2成分配合があります[14]。 2つの配合の耐湿性は非常に優れており、耐薬品性はアクリル絵の具をはるかに上回っています。 一液型ポリウレタン樹脂は、塗布が簡単でポットライフが長いですが、塗布すると完全に硬化したり、最適に硬化したりするのに時間がかかる場合があります。 加熱すると、2成分配合は1〜2時間の短時間で最もよく硬化します。 ただし、2成分処方のポットライフは1成分処方に比べて短い場合があり、取り扱いが困難な場合があります。 ポリウレタンは架橋高分子材料であるため、耐薬品性、耐湿性、耐溶剤性に優れています。 ポリウレタンコーティングは非常に硬く、表面は耐摩耗性があり、温度が大きく変化しても弾性率はほとんど変化しません。 ポリウレタンは非常に粘着性があり、ほとんどの材料に良好に接着し、コーティングプロセスは安定していて信頼性があります。 硬化したポリウレタンコーティングは除去が難しく、加熱または機械的方法によってのみ除去できます。

パリレンコーティングは化学的に不活性で湿気に耐性があります[14]。ピンホールや穴のない表面には、均一で非常に薄いパリレンコーティングを使用できます。パリレンコーティングは、優れた絶縁特性を備えています。パリレンコーティングプロセスの特徴は、揮発性物質を生成しないことです。調査した2つのコーティングの中で、パリレンコーティングの重量は最小ですが、弾性率は最大です。パリレンコーティングプロセスはバッチで実行する必要があり、特別なコーティング装置を使用する必要があります。この種のコーティングの再加工は非常に困難であり、通常はマイクログラインドプロセスで除去する必要があります。
アクリルとポリウレタンの素材を使用している会社のスプレープロセスでは、スプレーに自動回転ノズルを使用しています。このスプレープロセス用に設計された可動ノズルは、あらゆる角度から特定の幅をカバーできます。 <brスプレーする場合、コーティングする必要のない領域はシールドする必要があります。パリレンは室温でコーティング装置でコーティングされており、コーティング速度と最終的な厚さを制御する必要があります。このポリマーのコーティングは、分子レベルで3段階で実行されます。原料は真空中で蒸発し、二量体ガスに加熱されます。次に、ガスは熱分解され、二量体は単量体の形に分解されます。モノマーガスは、室温でコーティングチャンバー内に堆積され、透明なポリマーフィルムを形成する。
コンポーネントのリード面とコーティングでのスズウィスカの気になる成長に加えて、スズメッシュトレースでのスズウィスカの成長のリスクも心配です。 Hillman et al。は、錫メッキされた銅トレース、編組線、リボンケーブル上で錫ウィスカーが成長するリスクは、温度85℃、相対湿度85％の環境のサンプルでは比較的小さいと指摘しました[18]。

研究の範囲と目的この論文の研究は、3つのコーティングのスズウィスカーの成長を調査し、異なる厚さのコーティングがスズウィスカーの成長に及ぼす影響をテストすることを目的としています。さらに、純粋なスズメッキを使用した高信頼性製品の編組線、より線、および単線をテストして、これらの製品でのスズウィスカの成長のリスクを判断しました。

スズウィスカの成長を緩和する表面コーティング材料の効果を研究します。基板材料には2つのタイプ（銅C110およびNo. 42合金）があり、両方の基板に「明るいスズ」が電気めっきされています。銅C110およびNo.42合金は、コンポーネントリードの一般的な材料です。電気めっき後、表面材料をコーティングする前に、製品の処理および輸送条件下で発生する可能性のある状況をシミュレートするために、一部のスズメッキサンプルにスクラッチを作成し、その他の一部のスズメッキサンプルを湾曲させます（スクラッチなし）。スズメッキ層には引張応力と圧縮応力が発生します。次に、すべてのサンプルの表面の約半分に塗料を塗布し、表面の残りの半分は未塗装のままにしました。サンプルをマスクし、適用してからマスクを取り外して、コーティングの厚さが均一になり、コーティングの端が薄くならないようにします。スズウィスカーの成長を促進するために温度と湿度を制御できるチャンバーにサンプルを置きます。
所定の時間間隔で、サンプルを温度および湿度環境から取り出して、コーティングされた表面とコーティングされていない表面でのスズウィスカーの成長を評価し、コーティングされていない表面とコーティングされた表面を比較しました。各サンプルのデータを収集し、高倍率の顕微鏡でサンプルを調べ、顕微鏡写真を撮るか、電子顕微鏡でスキャンします。エネルギー分散型分光法（EDS）分析では、冶金学的観点からスズウィスカーの異常を確認することもできます。収集されたすべてのデータは保存され、記録され、グラフ化されて、スズウィスカーの成長やその他の変化を示します。
テストの3つの主な目的は次のとおりです。
1.明るい錫メッキサンプルでの錫ウィスカーの成長を調査します。
2。明るい錫メッキサンプルのコーティングが証明されます。スズウィスカーの成長を防止および低減または阻害できます。
3。さまざまな厚さのコーティングのスズウィスカーの成長を評価して、スズウィスカーの成長に対して最適な保護を提供する材料とコーティングの厚さを評価します。