업무에 수행에 필수적인 제품의 안정성 문제로서의 주석 페스트에 대한 관심 부족을 이해하기 어렵습니다

여러분,

제가 최근에 게시한 주석  수염으로 인해  주석  페스트 를 생각하게 되었습니다.  주석 수염과 관련된 모든 합당한 안정성 우려에 비해 주석 페스트의 위험성에 대해서는 우려하지 않는 것에 놀라지 않을 수 없습니다.

주석 페스트는 주석 수염에 비해 훨씬 더 희귀하다는 점은 인정합니다.  우리가 주석 수염을 이해하지 못한다고 많이 사람들이 불평하지만 우리는 이를 쉽게 생성하여 거의 대부분은 사라지게 합니다.  그런데 주석 페스트를 생성하기는 아주 어렵습니다.  

주석 페스트에 관해서는 이 블로그 게시물  또는 제가 쓴 개괄적인 글 "주석 페스트: 무연 납땜에서 포착하기 어려운 위협?"을 참고하십시오. (Journal of Failure Analysis and Prevention Volume 10, Number 6, December 2010 , pp. 437-443(7)). 

주석 페스트는 13oC 이하 온도에서 베타 단계(백색 또는 정상 주석)로부터 알파 단계(회색 주석)로 변하는 주석 동소변태의 결과입니다.  이 동소변태에는 7.31 g/cm2로부터 5.77 g/cm2으로의 밀도 변화가 수반됩니다.  이러한 밀도 감소로 인해 주석이 팽창하므로 아래의 그림에서 예시하는 바와 같이 원래 주석 구조 또는 땜납 접합부 구조가 파괴됩니다.

주석 페스트는 매우 희귀한데도 제가 안정성 노출로서 우려하는 이유는 무엇일까요?  중요한 회로기판의 수많은 땜납 접합부는 수년 동안 추운 날씨에 노출될 수 있기 때문에 주석 페스트가 형성될 수 있을 것입니다.  추운 날씨의 영향은 누적되며 기온이 따뜻해 진 후에도 남아있습니다.  가장 위험한 응용은 자동차, 휴대폰 송신탑, 군사 장비 등입니다.

주석 수염의 일반적인 완화에도 불구하고 주석 페스트는 대개 완화되지 않는 점에 대해 놀라지는 않습니다.

이 점을 어떻게 시정해야 할까요?  무연 땜납에 약 0.5% 안티모니 또는 2% 비스무트를 추가하면 주석 페스트를 완전히 제거할 수 있습니다.  이렇게 하면 주석 수염의 형성 또한 억제합니다.  그리나 무연 땜납에 이러한 소량의 안티모니 또는 비스무트를 첨가하기 위해서는 철저한 평가가 필요합니다.  이러한 소량의 합금 요소가 땜납의 속성을 크게 바꾸어 놓을 수 있기 때문입니다.

감사합니다.

론 박사

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