再论镀金引线的除金处理的必要性与可行性

  陈正浩¹

（ 中国电子科技集团公司第十研究所  成都  610036）

摘  要：在PCBA装配焊接中镀金引线的除金处理是一项确保产品可靠性的关键工序；本文在引述镀金引线的除金处理所存在争议的基础上，分析了镀金引线的“除金”原因，“除金”的必要性，详尽的叙述了各种需要钎接部位的金涂敷层的“除金”的工艺方法。

关键词：镀金  引线  除金  处理

图1

一.引言

图1是两例因器件引线镀金层未除金引起的焊接不良。

    镀金引线的“除金”要求历来执行得最不好，争议也最大。

    究其原因，大致有以下几点：

    a）从来不知道有镀金引线的“除金”要求；

b）必要性不大，认为“这么多年来我们从不去金，也没出什么问题”；

c）在其它非航天的军事产品中，几十年来并没有这么做；

d）从未在工艺卡中要求过所谓的“去金”；

    e）手工焊接质量的好坏和关键，个人认为对有镀金引线的器件来讲，并不在“去金”与否；

f）为什么PCB上的化学镀镍浸金涂层可免除除金要求？由此推断元器件引线镀金也可以免除除金要求；

g）难以操作，特别是连接器引线和片式元器件的焊端，镀金层难以除金；

h）从不要求去金，我们的产品也从来没有出过因不去金而产生焊点故障的问题，“去金”要求在我们这儿是无法操作的。

    实际情况并非如此。据了解上个世纪八十年代，航天五院某研究所在一个产品故障分析中，出现了“金脆”问题的机理，当时谁都没有意识到是镀金引线没有除金，经过国家权威部门失效机理分析中心的科学检测，发现正是由于镀金引线没有除金，焊接后焊点产生金脆现象，产品出现严重的质量问题；较早地在企业内部提出镀金引线在焊接前要进行搪锡处理。

二.镀金引线的“除金”原因

1.金是一种优越的抗腐蚀性材料，它具有化学稳定性高、不易氧化、焊接性好，耐磨、导电性好、接触电阻小等优点。但在需要软钎接的部位上有了金却是有害的。

2.金在熔融状态的锡铅合金中属于一种可溶金属，而且溶解速度很快。在手工焊、波峰焊和再流焊等焊接过程中焊点钎料中混入杂质金属金后，一旦含量达3%（wt）焊点将明显出现脆性而变得不可靠。

3.在直接焊接金镀层时，锡/铅合金对金镀层产生强烈的溶解作用，金镀层与焊料中的锡金属结合生成金锡合金，使结合部的性能变脆，机械强度下降，影响电气连接的可靠性。为防止金脆，镀金的引线（导线）和接线端子必经过搪锡处理。

4.使用金镀层的表面所产生的焊点存在修理时再次焊接困难、受振动时容易产生疲劳断裂和容易向焊料的锡中扩散而产生“金脆化”现象等三个问题。

    所谓“金脆化”现象，就是指在涂有金涂敷层的表面钎焊时，金向焊料的锡中迅速扩散，而形成脆性的金-锡化合物，如AuSn4。在这种化合物中，当金的含量达到3%时就会明显地表现出脆性，而且使焊点产生虚焊，失去光亮，呈多颗粒状。据有的文献称，这种扩散过程及时只有0.08秒就能发生。

5.镀金厚度在1.27µm时能在2秒时间内溶于低熔点的锡-铅焊料中；

    当镀金层厚度小于1.27µm时，容易产生针孔，不能满足可焊性要求；而且由于这种镀金层是厚度极薄、附着力差的多孔性镀金层，空气中的氧能够很容易的深入到底层金属表面，对基体金属产生锈蚀作用。

    一旦用能够熔掉金的锡-铅焊料焊接这种表面时，则金镀层完全被溶解到焊料去，从而使已经锈蚀了的底层基体金属表面直接暴露在焊料中，从而导致反润湿甚至不润湿现象。

    当镀金厚度大于1.27µm时，有足够的金元素向焊料中扩散而产生脆性。

6.使用金镀层的表面所产生的焊点存在下述三个问题：

    修理时，再次焊接困难；受振动时容易产生疲劳断裂；容易向钎料的锡中扩散而产生“金脆化”现象。

7.当锡锅搪锡时，对锅内焊料应定期更换，当溶于焊料中的金含量达到3%时，也会引起金脆。

    鉴于上述情况，美国宇航局（NASA）及美国军标DOD-STD-2000-1B，IPC  J-STD-001D CN和我国QJ3012，QJ3117及SJ 20632都规定：

    在需要钎接部位的金涂敷层，应在钎接之前全部消除，因为这种脆性的金-锡化合物所

构成的连接部，是特别不可靠的。因此现在凡是需要锡焊的表面都不允许镀金，原来已有的也必须除去。