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ウィスカーについての概要、用途、原理などをご説明します。また、ウィスカーのメーカー3社一覧や企業ランキングも掲載しております。ウィスカー関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:神東塗料株式会社、2位:東新化成株式会社、3位:株式会社U-MAPとなっています。
ウイスカ (英: whisker) とは、主にすず (Sn) めっきや亜鉛 (Zn) めっきなどの金属表面から、ひげ状もしくは針状の金属結晶 (単結晶) が成長したものを指します。
直径は1～2μmほどで、長さが1～10μm程度の形状が多いです。自然に成長し、電子回路の信号線や電源線など電位差の異なる部分を短絡させます。成長したウイスカが折れて飛散して電子機器内部に入り込んだ場合には、電子回路の不特定な部分が短絡されるため、電子機器に様々な不具合を発生させます。
一般的に言われているウイスカとは電気機器に悪影響を与える存在です。ウイスカの研究が発展した結果、発生を抑制する技術も確立されました。
しかしウイスカ自体は欠陥の少ない単結晶であるため、高強度で耐熱性と耐食性などが非常に優れています。ウイスカの特性を利用してセラミックスや金属及びプラスチックス複合材の強化材として用いられています。
具体的にはマイクロウェーブ加熱が可能なセラミックスの強化剤や、切削工具の硬質セラミック用強化剤として利用可能です。
そもそもウイスカとは猫や鼠などの髭を意味するため、針状やノジュール状に金属結晶が成長していきます。ただし極めて細くて小さく、成長しても数μm～数mmです。一般的に長さが10μm以上で、長さと直径の比率が2以上のものをウイスカと定義しています。
通常ウイスカは根本から成長し、発生までの潜伏期間は数秒～数年間です。1本の単一柱状で、曲がったり、ねじれた形状になる場合もありますが、分岐は起こりません。肉眼では確認できないため、一時的な接触による短絡が原因で発生した電子機器内部の不具合の原因を特定するのは非常に困難です。
1940～1950年代には亜鉛 (Zn) やすず (Sn) がめっき材料やはんだ材料として使用されていたため、ウイスカの発生により装置類の故障が多発していました。当時は微量の鉛 (Pb) を含ませてウイスカの発生を抑制していましたが、2000年以降の鉛フリー化により再びウイスカの発生が問題になっています。
ウイスカは真正ウイスカと非真正ウイスカの2種類に大別できます。
真正ウイスカとは主に金属の表面に単結晶が成長したものを指します。成長する下地金属と同じ元素で、常温で発生します。メッキ膜に僅かでも圧縮応力が加わると発生要因になって成長が始まりますが、メッキ膜にかかる応力は予想が困難なため、ウイスカの発生も予測が難しいです。
真正ウイスカが成長しやすい金属はすず (Sn) 、亜鉛 (Zn) 、カドミウム (Cd) であり、常温で発生します。また高温であれば、銀 (Ag) 、金 (Au) 、鉄 (Fe) 、鉛 (Pb) などの金属でもウイスカが発生する場合があります。
非真正ウイスカとは多くの場合、人為的に形成させたものを指します。現在では非真正ウイスカを形成させる手法が数多く確立され、金属やプラスチックの強化剤などに利用されています。
非真正ウイスカの形成には蒸気相を凝縮する手法、溶液から析出させる手法、電解析出や還元、熱分解などにより有益なウイスカを形成可能です。
さらに金属の代わりに炭化ケイ素や窒化珪素のウイスカを強化剤として製品化している事例もあります。
主にウイスカにはすず (Sn) ウイスカと亜鉛 (Zn) ウイスカが知られており、潜伏期間や成長速度が異なります。亜鉛 (Zn) ウイスカよりもすず (Sn) ウイスカの方が潜伏期間が短く、短期間で発生しやすいです。
平均的な長さは10μm～1mmで、最大10mmまで成長します。平均的な直径は0.001mm～0.005mmで、最大0.01mmになる場合もあります。潜伏期間は数秒～数年で、成長速度は0.1nm/sです。
長さは数mm未満で、直径は0.01mm未満です。潜伏期間は数ヶ月～数年で、成長速度は1mm/年です。
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
