高純度材料は信頼性が高いという認識は、設計や品質の現場で広く共有されています。
しかしセミナーでは、ウイスカの観点ではこの前提が必ずしも成り立たないと整理されています。その理由を理解する鍵となるのが「再結晶温度」という概念です。
再結晶温度とは、加工や成膜によって歪んだ結晶構造が、より安定した状態へと再編成され始める温度だと説明されています。この温度が低いほど、原子は少ないエネルギーで移動可能になります。一般に再結晶温度は、融点の約40％（絶対温度）付近とされますが、材料の純度や加工履歴によって大きく変化します。
高純度金属では、不純物による結晶粒界のピン止め効果が弱くなるため、再結晶温度が低下する傾向があります。セミナーでは、この結果として、常温付近であっても原子の自己拡散が進みやすくなり、内部応力を解放する経路としてウイスカが成長しやすい状態が整ってしまう点が指摘されています。つまり「純度が高い＝原子が動きにくい」という直感は、必ずしも正しくありません。
よくある誤解は、「材料の純度を上げればウイスカは抑えられる」という単純な発想です。しかしセミナーでは、重要なのは純度そのものではなく、使用温度域と再結晶温度の距離だと整理されています。再結晶温度が使用環境温度に近いほど、原子は常に動きやすい状態に置かれ、応力解放の駆動力が維持されます。
さらにセミナーでは、加工度の影響も無視できないと説明されています。冷間加工や成膜によって導入された歪みは、材料内部にエネルギーとして蓄積されます。加工度が高く、かつ再結晶温度が低い材料では、そのエネルギーを解放しようとする力が強く働きます。ウイスカは、その解放経路として選ばれた結果の一つにすぎません。
設計や材料選定において重要なのは、カタログスペックや純度表示だけを見ることではありません。セミナーでは、材料がどの温度域で使用され、どの程度の加工歪みを持ち、原子がどれだけ動きやすい状態に置かれるかを総合的に考える視点が必要だと示されています。材料変更が、意図せず信頼性リスクを高めてしまうケースは、こうした視点の欠如から生じます。
ウイスカ対策として再結晶温度を理解することは、「材料を疑う」ためではありません。セミナーでは、再結晶温度を含めた材料特性を正しく把握し、設計条件や評価条件に反映させることが、ウイスカを制御可能な現象として扱うための前提だと整理されています。高純度という言葉に安心するのではなく、原子がどのような状態に置かれているかを考えることが、信頼性設計の出発点になります。
本記事で触れた技術解説については、TH企画主催の技術セミナーで、具体的事例を交えて体系的に解説しています。
【本記事について】
本記事は、TH企画セミナーセンターが主催する実装技術分野のセミナーにおける
講義内容・質疑応答・実務事例をもとに、製造業向け技術情報として編集・再構成したものです。
執筆・編集：TH企画 技術コンテンツ制作チーム
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