ウィスカー（ホイスカという言い方もあるが，本稿ではウィスカーと表記する）というのは，髭状に成長した単結晶のことを言う．錫ウィスカーによる短絡不良現象は，1940年代から知られている．錫めっきの表面から錫ウィスカーが髭状に成長し，回路を短絡するという不良である．この不良現象は，製造工程では発見できず，市場にて稼働中に発生する．いわゆる信頼性不良である．

ウィスカーの発生メカニズムは機械的残留応力によるものといわれている．しかしそのほかの要因も複雑に絡み合っており，加速試験の条件など模索状態といってよいだろう．（一般には，-40℃－90℃の温度サイクル試験が用いられている）

昔観察された錫ウィスカーは，ICの錫めっきリードに発生した．図1に示すようにICリードの肩の部分からウィスカーが発生する．この部分は曲げ加工が入っており，錫めっきへの残留応力により，錫ウィスカーが発生したと考えられている．

図1　ICリードからの錫ウィスカー

金属端子に半田付け性を良くする為に錫めっきをした製品なども同様な錫ウィスカーが発生する可能性がある．ただしめっき層に機械的な残留報力がなければ，錫ウィスカーは発生しない．従って曲げ加工などをめっき前に施しておけば安全だ．

あらかじめ，めっきされた錫めっき鋼板などを加工すると，同様に錫ウィスカーが発生するが，めっき処理（光沢有り・無しなど）によって変わる．光沢錫めっきの方が錫ウィスカーが発生しやすいといわれている．

また錫に鉛を添加したものをめっきすると，錫ウィスカーは発生しない．従って有鉛半田めっきのリードでは錫ウィスカーの問題は発生しない．

環境問題により，鉛の使用が禁止されて以来，再び錫ウィスカーの問題が発生している．同時に回路の高集積化により，部品の間隔が狭くなっており不良の健在化も上がっている．RoHS施行の直前に，鉛フリー錫めっきの使用を禁止するセットメーカが出てきたり，かなり混乱した．

最近では，積層セラミックチップコンデンサーの端子部分の錫ウィスカー発生が問題となった．図2はNASAのホームページに公開されている積層セラミックチップコンデンサーの電極部分に発生した錫ウィスカーの写真である．

図2　チップコンデンサーの錫ウィスカー

このチップコンデンサーは，図3のような回路基板に実装されており，回路パターンへの接合は導電性エポキシ接着剤を使用している．このため半田付け作業による，錫めっき部分の残留応力開放が行われなかったものと考えられる．

図3　チップコンデンサの実装状況

宇宙空間で使用する場合は，ウィスカーが他の電位と接触していなくても，プラズマ放電が発生しショートする場合がある．

このように同様の信頼性問題であっても，時を隔てて再度問題となることがままある．
過去の事例を，過去のモノと片付けておかず，しばしば見直すことも必要だ．

チップセラミックコンデンサの信頼性不良としてショートモードの故障があります．
今回はクラックによるショートモード不良について紹介します．生産時の製品検査で発見できずに，エンドユーザで使用中に発生する厄介な故障モードです．

セラミックコンデンサは，非常に薄いセラミック板に銀ペーストで電極を構成し，これを何枚も積層して作ってあります．

非常に薄いセラミック板なのでガラスと同様簡単にクラックが入ってしまいます．
例えば，部品を落とす，プリント基板の角が当たるくらいでクラックが入ります．
意外と気がつかないのは，PWBに実装した状態で，PWBにひずみを加えただけでセラミックコンデンサにクラックが入ります．

上の図のようにセラミックコンデンサを実装した状態でPWBに歪をかけた場合，90mmの間隔で0.5mm変位をつけただけでクラックが入ってしまいます．

したがってPWBを分割するときのV溝のそばにチップコンデンサがあると，分割の際の力でクラックが入ります．
またPWB固定用のねじ穴のそばにチップコンデンサがあれば，ねじを締結する力でクラックが発生します．
極端な場合は，実装後のPCBを片手で端を持ったときに，自重でPCBがそりチップコンデンサにクラックが入ったという例もあります．

セラミックコンデンサにクラックが入った場合，クラックの大きさによりコンデンサが完全にオープンになる，容量値が小さくなる，という不良になります．この状態で検査をして見つけることができればよいのですが，ノイズフィルタとして電源ラインに入れるような用途では，検査では見つけられません

しかも悪いことにこのままの状態で通電するとクラックを通して銀ペースト電極が直流電界でバイアスされて向き合うことになります．この状態で使用し続けると銀がマイグレーションしてショートします．電源バイパスとしてセラミックコンデンサーを使った場合，ショートされるのは電源ラインとグランドなので，インピーダンスが低く発熱，発煙するまで電流が流れ続ける場合があります．

電圧が高ければマイグレーションも加速します．ディジタル回路（3.3V，5V）よりもアナログ回路のバイパスコンデンサとして使用した場合のほうが不良が発生する期間は短くなります．

　金属疲労と溶接不足が原因　名古屋・エスカレーター事故
　名古屋市営地下鉄の久屋大通駅で乗客１４人がけがをしたエスカレーター事故は、エスカレーターの制御装置の台座を固定するボルトの金属疲労と固定の仕方の不備が重なって引き起こされていたことがわかった。事故原因はこれで、ほぼ特定された。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（asahi.comより）
　2008年5月9日朝のラッシュ時に地下鉄駅で発生したエレベータ事故である．
実はこのエレベータは2007年9月の定期点検時に2本の固定ボルトが折れているのが見つかっている．金属疲労による破断であった．
しかしエレベータメーカはボルトが折れていた場所など計４カ所を，台座の下の基礎部分に溶接した鉄製金具で台座を押さえつける補修をしただけである．
金属疲労でボルトが破断しているということは，
・設計条件が実際の環境と違っていた．
・設計が設計条件を満たしていなかった．
ということが想定されてしかるべきである．この時点で応急修理だけではなく，きちんと設計にさかのぼって検討をする必要があったのではないだろうか．
2007年9月の補修以降2008年4月にも定期点検があったが，この際には固定ボルトの点検・交換は行われていない．
少なくとも想定外の疲労破壊が発生しているのであるから，固定ボルトは新品と交換し，7ヶ月使用した固定ボルトを持ち帰り詳細に検査すべきだ．
報道によると，点検業務は委託会社がやっていた．現場への指示や現場からのフィードバックが不十分だったのではなかろうか．
耐久資材を作っているメーカにとって現場の修理サービスの情報は自社製品の信頼性設計に非常に重要であるはずだ．これを委託会社に任せてしまい，現場の情報が上がってこなくなっていないだろうか．
記事では，これで事故原因が特定できた，と報道しているが，固定ボルトが疲労破壊した原因まではさかのぼっていない．
何事も源流までさかのぼって解析する必要がある．
またもっとも重要な現場の情報が設計部門にきちんとフィードバックする仕組みを持たなければならない．

生産委託先から、コストダウンのために台湾メーカの電解コンデンサを採用したいと申し出がありました。設計者の部品指定は、全て日本メーカの電解コンデンサでした。従って台湾メーカの中国工場の電解コンデンサに変更すれば、コストダウンになります。
早速協力工場のVQA（ベンダーQA）のメンバーを連れて、電解コンデンサメーカの工場に採用監査に出かけました。広東省東莞市にある協力工場からベンダーの工場までクルマで1時間足らずです。輸送費だけ考えてもコストダウンになります。
立派な工場で、検査設備も一応のものは揃っています。工程間での中間検査も一生懸命やっています。これはうがった見方をすると、工程で品質を作りこむ自信がないから検査で不良を除去しようと言う姿勢とも受け取れます。これだけでは安心できません。
工程内を一通り見て回り、少なくとも不良品が流出してくる可能性はかなり低いように思えました。一応このメーカと付き合い始めて、品質指導をすればよい工場になるかもしれないと言う思いが芽生えていました。
しかし電解コンデンサの性能・信頼性を左右する電解液の調合工程を最後に確認したところ、調合比率に関する作業手順書も品質記録も見当たりません。他の工程では手順書も品質記録もしっかりしているのに、この工程だけがありません。この点について聞いてみると、手順書に落としてしまうと、作業員が調合比率を知って、よその工場に行ったり、独立したりして同じ製品を作ることができるから秘密にしてあるのだと言います。さらに驚くべきことに、調合作業は2人の作業員に教えてあり、2人が調合した電解液を混ぜて始めて使えるのだそうです。従って2人が揃ってスピンアウトしない限りは本当の調合比率は分からないと言うことです。
実はこの会社の創業者は、以前日系の電解コンデンサメーカに勤務をしており、そのときのノウハウで創業したのです。自分自身がそうであった様に、彼は従業員を信用できないわけです。
そのために、中間検査を一生懸命やっていたわけです。電解液の調合比率については、中間検査の結果が品質記録だと言えば、ISO的には文句のつけようがありません。しかし電解液の調合比率をその初期特性だけで評価することはできないと思います。最近話題になった水系の電解コンデンサが磨耗型の市場不良が多発した問題は、初期特性だけでは評価できません。
そのほかの管理については比較的よくやっており、この1点のみで採用不可にするのはあまりにも惜しいので、条件付で採用ＯＫにしました。その条件は生産ロット（出荷ロットでは意味がありません）ごとにサンプルを抜き取り、ＯＲＴ（On Going Reliability Test）で品質を保証する、と言う条件です。
しかし残念ながら、私の採用監査レポートを読んだ設計のエンジニアは腰が引けてしまい、部品表にこのメーカは追加されませんでした。
品質保証の立場から行くと少しほっとしたのは事実ですが、安い部品を使おうと思ったら何らかの工夫をして使えるようにしなければなりません。