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(dǎo)電性能及高耐腐蝕性能，那么，鍍金焊接金也是一項(xiàng)比較通用的工藝，其過程會(huì)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(biāo)準(zhǔn)及方法進(jìn)行講解，一起來看看今日的分享文章。
金鍍層具有強(qiáng)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(diǎn)，此類焊點(diǎn)多次發(fā)生過開裂導(dǎo)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(cè)，該故障由于鍍金引線沒有去金，焊點(diǎn)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(shí)，金擴(kuò)散于焊料中形成脆性的金屬間化合物AuSn4，當(dāng)Au 的含量達(dá)到3wt%時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性，且焊點(diǎn)呈多顆粒狀、失去光亮。行業(yè)普遍認(rèn)為，焊料中Sn 與Au 生成脆性合金AuSn4是使焊點(diǎn)強(qiáng)度減弱并發(fā)生失效的原因。
航天某院對(duì)此進(jìn)行了不同含金量抗拉強(qiáng)度測(cè)試和不同金層厚度的拉力試驗(yàn)。結(jié)果表明:
( 1) 焊料中含金量在5wt%以內(nèi)時(shí)，焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度比純焊料稍高; 含金量到10wt%以后抗拉強(qiáng)度急劇下降; 含金量大于15wt%以后，強(qiáng)度不到純焊料的1 /10;
( 2) 超過5 μm 金層厚度時(shí)，部分金層溶入焊料，時(shí)效前引線從焊點(diǎn)中拉脫，焊料基本都留焊盤上，表明金層與焊料的結(jié)合強(qiáng)度較高，150 ℃時(shí)效后焊點(diǎn)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(shí)不到時(shí)效前40%。因此，金含量對(duì)焊點(diǎn)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(shí)效，殘留的鍍金層與焊料之間由于互擴(kuò)散效應(yīng)，脆性金屬間化合物AuSn4 不斷生成，形成脆性層，導(dǎo)致金脆故障。
ＬＣＣＣ右側(cè)焊點(diǎn) SＥＭ照片
金脆開裂需要有應(yīng)力作用才表現(xiàn)出來，這種應(yīng)力可能是熱失配或者振動(dòng)。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(yīng)力很大; QFP 器件去金不干凈在振動(dòng)條件下導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂。目前發(fā)現(xiàn)的金脆問題，都是“金脆+應(yīng)力”導(dǎo)致的，除了熱失配應(yīng)力與振動(dòng)應(yīng)力外，還有接插件( 例如1553B) 反復(fù)插接導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂，實(shí)際工程中，絕大部分焊點(diǎn)是要受到應(yīng)力的作用，但如果器件引腳可以提供足夠的應(yīng)力釋放，失效也不會(huì)發(fā)生，因此，金脆問題必須綜合考慮系統(tǒng)應(yīng)力釋放、AuSn4 合金在焊點(diǎn)中分布以及金含量的問題。
除金標(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)，金鍍層厚度大于2.5μm 需經(jīng)過兩次搪錫處理， 小于2.5μm 應(yīng)進(jìn)行一次搪錫處理” 。
[敏感詞]兩種情況可以不用預(yù)先搪錫：一種是用于波峰焊的鍍金元器件， 當(dāng)鍍金引線應(yīng)用于波峰焊接時(shí)， 由于波峰焊本身是動(dòng)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(yù)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(jìn)行焊接， 不會(huì)影響焊接質(zhì)量和連接強(qiáng)度。
國(guó)內(nèi)外相關(guān)電子裝聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)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(shí)間的控制。電烙鐵搪錫溫度， 一般為280℃ 到300℃，對(duì)溫度敏感器件一般設(shè)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(duì)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(jìn)行第二次搪錫， 時(shí)間和溫度與[敏感詞]次相同。注意第二次搪錫應(yīng)當(dāng)讓元器件完全冷卻后再進(jìn)行。搪錫時(shí)可以采用紗布包裹引線根部進(jìn)行保護(hù)， 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(duì)玻璃封裝二極管等熱敏器件應(yīng)采取散熱保護(hù)措施。
返修工作站再流焊搪錫。利用返修工作站對(duì)鍍金元器件進(jìn)行搪錫的工藝技術(shù)是一種新的搪錫方法， 它是通過設(shè)置返修工作站的溫度曲線， 在印刷有錫膏的專用模板上對(duì)鍍金元器件進(jìn)行搪錫處理。
工藝流程如下：
a . 設(shè)計(jì)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(yīng)焊盤上;
d . 使用經(jīng)過試驗(yàn)獲得的合理的溫度曲線對(duì)鍍金元器件進(jìn)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(duì)鍍金元器件進(jìn)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(duì)引腳進(jìn)行搪錫。
以上便是鍍金焊接金脆原理、除金標(biāo)準(zhǔn)及方法等內(nèi)容，通過對(duì)其詳細(xì)的了解，我們可以解決此工藝過程中出現(xiàn)的問題，預(yù)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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