鍍金在裝飾行業(yè)和電子行業(yè)比較常見，其源自于良好的導電性能及高耐腐蝕性能，那么，鍍金焊接金也是一項比較通用的工藝，其過程會出現(xiàn)金脆的現(xiàn)象，[敏感詞]我們不妨從鍍金焊接金脆原理，除金標準及方法進行講解，一起來看看今日的分享文章。
金鍍層具有強抗氧化能力，在航天電子產(chǎn)品中普遍采用金作為元器件各種基體或電極引線表面鍍層，采用錫-鉛焊料焊接元器件鍍金引線或鍍金電極形成焊點，此類焊點多次發(fā)生過開裂導致衛(wèi)星產(chǎn)品電氣連接失效的故障。通過權(quán)威部門檢測，該故障由于鍍金引線沒有去金，焊點產(chǎn)生“金脆”現(xiàn)象造成。
金脆原理
“金脆”現(xiàn)象，指在金鍍層表面焊接時，金擴散于焊料中形成脆性的金屬間化合物AuSn4，當Au 的含量達到3wt%時表現(xiàn)出明顯的脆性，且焊點呈多顆粒狀、失去光亮。行業(yè)普遍認為，焊料中Sn 與Au 生成脆性合金AuSn4是使焊點強度減弱并發(fā)生失效的原因。
航天某院對此進行了不同含金量抗拉強度測試和不同金層厚度的拉力試驗。結(jié)果表明:
( 1) 焊料中含金量在5wt%以內(nèi)時，焊點抗拉強度比純焊料稍高; 含金量到10wt%以后抗拉強度急劇下降; 含金量大于15wt%以后，強度不到純焊料的1 /10;
( 2) 超過5 μm 金層厚度時，部分金層溶入焊料，時效前引線從焊點中拉脫，焊料基本都留焊盤上，表明金層與焊料的結(jié)合強度較高，150 ℃時效后焊點結(jié)合力明顯減弱，各種金層厚度的試樣引線與焊盤結(jié)合力均明顯下降，[敏感詞]時不到時效前40%。因此，金含量對焊點質(zhì)量影響是一方面，大部分電氣故障不是在焊接完成后金與錫生成脆性金屬化合物所致，而是一定溫度條件下的時效，殘留的鍍金層與焊料之間由于互擴散效應，脆性金屬間化合物AuSn4 不斷生成，形成脆性層，導致金脆故障。
ＬＣＣＣ右側(cè)焊點 SＥＭ照片
金脆開裂需要有應力作用才表現(xiàn)出來，這種應力可能是熱失配或者振動。LCCC 器件陶瓷封裝體與焊料及焊盤的CTE 系數(shù)相差數(shù)倍以上，因此在熱循環(huán)過程中所產(chǎn)生的熱應力很大; QFP 器件去金不干凈在振動條件下導致焊點開裂。目前發(fā)現(xiàn)的金脆問題，都是“金脆+應力”導致的，除了熱失配應力與振動應力外，還有接插件( 例如1553B) 反復插接導致焊點開裂，實際工程中，絕大部分焊點是要受到應力的作用，但如果器件引腳可以提供足夠的應力釋放，失效也不會發(fā)生，因此，金脆問題必須綜合考慮系統(tǒng)應力釋放、AuSn4 合金在焊點中分布以及金含量的問題。
除金標準
為了防止金脆， 鍍金產(chǎn)品(含引線、載板類產(chǎn)品)必須經(jīng)過除金處理， 除金的方法就是搪錫， 搪錫的次數(shù)則要根據(jù)引線及焊端上金鍍層的厚度來決定。根據(jù)相關(guān)標準，金鍍層厚度大于2.5μm 需經(jīng)過兩次搪錫處理， 小于2.5μm 應進行一次搪錫處理” 。
[敏感詞]兩種情況可以不用預先搪錫：一種是用于波峰焊的鍍金元器件， 當鍍金引線應用于波峰焊接時， 由于波峰焊本身是動態(tài)焊料波， 又是兩次焊接([敏感詞]次是紊亂波等，第二波為寬平波)， 因此不需要預先除金。還有一種就是鍍金層厚度小于1μm 的元器件， 可以直接進行焊接， 不會影響焊接質(zhì)量和連接強度。
國內(nèi)外相關(guān)電子裝聯(lián)標準對鍍金器件搪錫規(guī)定如下：
除金方法
手工搪錫。由于搪錫錫鍋溫度較高， 對某些電連接器絕緣材料耐溫性能差， 容易變形， 且焊料、焊劑容易滲入電連接器引線內(nèi)部，一般不采用錫鍋搪錫而采用電烙鐵搪錫。手工搪錫的關(guān)鍵是溫度和時間的控制。電烙鐵搪錫溫度， 一般為280℃ 到300℃，對溫度敏感器件一般設為260℃。搪錫過程是，邊施加焊錫，邊用電烙鐵在焊接端頭拖一遍，對于多余的錫，用吸錫帶吸走。
手工錫鍋搪錫。采用雙錫鍋搪錫，首先將已涂覆助焊劑的鍍金元器件引腳在專用除金錫鍋中浸1～2 秒，溫度可按QJ3267 - 2006 《電子元器件搪錫工藝技術(shù)》的要求執(zhí)行。然后將引線浸入普通錫鍋中進行第二次搪錫， 時間和溫度與[敏感詞]次相同。注意第二次搪錫應當讓元器件完全冷卻后再進行。搪錫時可以采用紗布包裹引線根部進行保護， 防止焊料沿著引線爬升至器件根部從而損壞元器件本體， 對玻璃封裝二極管等熱敏器件應采取散熱保護措施。
返修工作站再流焊搪錫。利用返修工作站對鍍金元器件進行搪錫的工藝技術(shù)是一種新的搪錫方法， 它是通過設置返修工作站的溫度曲線， 在印刷有錫膏的專用模板上對鍍金元器件進行搪錫處理。
工藝流程如下：
a . 設計專用搪錫模板板;
b . 在專用模板上印刷錫膏;
c . 使用返修工作站把鍍金元器件安裝到模板上印有錫膏的相應焊盤上;
d . 使用經(jīng)過試驗獲得的合理的溫度曲線對鍍金元器件進行搪錫;
e . 待焊料充分熔化后自然降溫前把鍍金元器件從焊盤上取下;
f . 利用吸錫繩吸除表面多余的焊料;
g . 使用返修工作站對鍍金元器件進行散熱， 完成搪錫即除金。
選擇性波峰焊除金：原理是使用噴嘴噴出的錫波沿著引腳排列的方向依次對引腳進行搪錫。
以上便是鍍金焊接金脆原理、除金標準及方法等內(nèi)容，通過對其詳細的了解，我們可以解決此工藝過程中出現(xiàn)的問題，預防電鍍品質(zhì)出現(xiàn)差的現(xiàn)象，如果你還有其他的問題，歡迎咨詢本網(wǎng)站技術(shù)專家。
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