軍工產(chǎn)品鍍金元器件的除金方法探討

任龍泉

【摘 要】隨著軍工電子產(chǎn)品性能質(zhì)量的不斷加強(qiáng)和國(guó)產(chǎn)電子元器件技術(shù)水平的不斷提高，鍍金元器件廣泛應(yīng)用于各類型號(hào)產(chǎn)品中，相關(guān)工藝要求鍍金元器件在焊接裝配前必須進(jìn)行除金處理。本文針對(duì)鍍金元器件除金的必要性和除金的相關(guān)工藝進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，并結(jié)合工作實(shí)際對(duì)鍍金元器件的除金方法進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。

【關(guān)鍵詞】鍍金元器件；除金；質(zhì)量問題

中圖分類號(hào)： TN605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0016-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.006

Research on gold removal method for gilded components of military products.

Ren Long-quan

（Guizhou Space Appliance co.，LTD.，Guiyang Guizhou 550009，China）

【Abstract】With the continuous enhancement of the performance and quality of military electronic products and the continuous improvement of the domestic electronic components technology， gold-plated components are widely used in various types of products. Related processes require that gold-plated components must be removed before welding. deal with. In this paper， the necessity of removing gold from gold-plated components and the related processes of removing gold are elaborated in detail， and the gold-removing methods of gold-plated components are further discussed in light of the actual work.

【Key words】Gold-plated components；In addition to gold；Quality problems

0 引言

元器件的引線和焊端鍍金，主要目的是為了提高器件引線和焊端的抗氧化性和耐磨性，但引線和焊端的鍍金層在焊接時(shí)極易產(chǎn)生“金脆化”，焊接前不除金就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量隱患甚至質(zhì)量問題，將嚴(yán)重影響軍工電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

1 鍍金元器件除金的必要性

1.1 焊接的基本原理

焊接是通過適當(dāng)?shù)氖侄?，使兩個(gè)分離的金屬物體（同種金屬或異種金屬）產(chǎn)生原子或分子間結(jié)合成一體的連接方法，這個(gè)結(jié)合體就是焊點(diǎn)。釬焊是利用熔點(diǎn)比被焊材料的熔點(diǎn)低的金屬釬料，經(jīng)過加熱使得釬料熔化，潤(rùn)濕被焊材料表面，使得液態(tài)釬料與被焊接材料發(fā)生分子間擴(kuò)散，從而形成一種金屬合金層，被焊接面不熔化。一個(gè)焊點(diǎn)的形成有三個(gè)階段：潤(rùn)濕、擴(kuò)散和焊點(diǎn)形成。

1.2 鍍金元器件金脆化的產(chǎn)生及其后果

金是一種優(yōu)良的抗腐蝕性材料，它具有化學(xué)穩(wěn)定性高、不易氧化、焊接性好，耐磨、導(dǎo)電性好、接觸電阻小、金鍍層是抗氧化性很強(qiáng)的鍍層，與焊料有很好的濕潤(rùn)性等特點(diǎn)。當(dāng)直接焊接鍍金引線時(shí)，金物質(zhì)在液態(tài)錫和鉛的合金中屬于一種可溶金屬，并且溶解很快，當(dāng)金快速溶解時(shí)，形成一種新的金錫合金層，這個(gè)合金層中有金的成份。當(dāng)合金層中金的含量大于3%時(shí)，明顯表現(xiàn)為其焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度大大減小，結(jié)合部性能變脆和焊點(diǎn)連接不可靠，焊點(diǎn)無光澤，甚至虛焊，這就是金脆現(xiàn)象。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，這種金屬間的擴(kuò)散過程甚至在0.08秒就可以產(chǎn)生。

1.3 常見的易產(chǎn)生金脆化的幾種情況

（1）直接焊接金屬鍍層，當(dāng)足夠多的金熔融到錫和鉛中，一旦焊點(diǎn)金含量超過3%時(shí)，形成金脆現(xiàn)象。

（2）錫鍋搪錫時(shí)，當(dāng)熔于焊料中的金含量達(dá)到3%時(shí)，也會(huì)引起金脆。

（3）當(dāng)焊接用的釬料中混入了雜質(zhì)金物質(zhì)，在焊接時(shí)一旦焊點(diǎn)的金含量達(dá)到3%將會(huì)產(chǎn)生金脆。

（4）維理時(shí)對(duì)鍍金元器件再次焊接，容易向焊料的錫中擴(kuò)散而產(chǎn)生金脆，讓焊接維修變得困難。

2 鍍金元器件除金的相關(guān)工藝規(guī)定

高可靠性電子裝聯(lián)元器件焊接中規(guī)定必須用錫鉛合金焊料，特別是在航天/航空等軍工行業(yè)的電子產(chǎn)品焊接裝配中，為了防止金脆，鍍金的引線和焊端必須經(jīng)過搪錫處理。對(duì)鍍金表面的處理已經(jīng)明確提出，并作為禁（限）用工藝項(xiàng)目。焊接裝配工藝中常用到有關(guān)鍍金表面去金的國(guó)內(nèi)外的軍工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)見下表：

3 鍍金引線除金的方法

為了防止金脆，鍍金引線必須經(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“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”。但是下面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（第一次是紊亂波等，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。

表1 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

3.1 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。

3.1.1 手工搪錫的方法與步驟

使用恒溫烙鐵進(jìn)行手工搪錫，第一步是做好準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備好所需的工具和材料，對(duì)元器件進(jìn)行外觀檢查并對(duì)變形的引腳和焊杯進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)靜電敏感器件采取防靜電措施。第二步按照工藝文件設(shè)定智能恒溫電烙鐵的搪錫溫度，一般為280℃到300℃，對(duì)溫度敏感器件一般設(shè)為260℃。第三步給器件引線分別施加焊錫，烙鐵頭在引腳上一遍拖走，保證在每個(gè)焊點(diǎn)停留時(shí)間不超過2秒，注意動(dòng)作要平穩(wěn)、輕快和準(zhǔn)確，可雙面搪錫。如果有堆錫或者焊錫量不均勻平整的現(xiàn)象，用吸錫繩吸走多余的焊錫，保證每個(gè)引線平整、有光澤、無毛刺，時(shí)間控制在2～3秒，若表面鍍金層大于2.5μm，則再進(jìn)行一次搪錫處理。

手工搪錫法使用的電烙鐵一般選用能夠保證溫度穩(wěn)定的恒溫烙鐵，能達(dá)到比較好的效果。

3.1.2 手工搪錫注意事項(xiàng)

為保證搪錫的質(zhì)量和元器件的安全，搪錫工藝要求采用手工焊接工藝參數(shù)，并參照元器件制造廠家提供的溫度指標(biāo)。

智能恒溫電烙鐵要能保證穩(wěn)定的焊接溫度，選用的烙鐵頭形狀合適，并配合吸錫繩對(duì)器件進(jìn)行搪錫。

搪錫時(shí)要求對(duì)器件采取散熱措施，防止溫度過高導(dǎo)致器件過熱損壞。

3.2 手工錫鍋搪錫

3.2.1 手工錫鍋搪錫的方法與步驟

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)間和溫度與第一次相同。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。

3.2.2 手工錫鍋搪錫的技巧與注意事項(xiàng)

a.高度要嚴(yán)格控制，搪錫部位就是引線與焊盤接觸面；

b.過程中注意防靜電，不要裸手接觸芯片，用防靜電鑷子操作；

c.與錫鍋液面垂直，直上直下；

d.助焊劑使用得當(dāng)；

e.及時(shí)清理液面氧化層；

f.可進(jìn)行二次搪錫，橋聯(lián)現(xiàn)象用吸錫繩吸走多余的焊錫；

g.鍍金件要在專門的錫鍋內(nèi)進(jìn)行，錫鍋要定期換錫。使用累計(jì)150小時(shí)更換一次焊錫，可根據(jù)鍍金件搪錫量適當(dāng)調(diào)整換錫時(shí)間；

h.搪錫后對(duì)輕微變形引線進(jìn)行校正；

i.所有元器件搪錫后用酒精清洗。

3.3 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。它的工藝流程如下：

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。

為了利用返修工作站搪錫工藝技術(shù)正確可靠實(shí)施鍍金表面貼裝元器件的搪錫，應(yīng)在搪錫前通過工藝試驗(yàn)優(yōu)化出合理的溫度曲線。利用返修工作站再流焊搪錫，實(shí)際上是先焊后拆，從而在鍍金表面貼裝器件搪上一層錫-鉛合金，來完成鍍金元器件除金的目的。

在用返修工作站再流焊對(duì)鍍金表面貼裝元器件焊端進(jìn)行搪錫工藝中，工作站峰值溫度設(shè)為230～235℃，并且要求升溫速率要小于3.0℃/s，整個(gè)工藝過程要控制在60～80s。

4 結(jié)束語

鍍金元器件直接焊接易產(chǎn)生金脆，存在一定的質(zhì)量隱患，我們不能把金脆化引起的質(zhì)量問題誤以為或判定為虛焊問題，這樣就很難找到問題的本質(zhì)并很好的解決問題。我們也不能認(rèn)為故障概率低或者從未遇到過而忽視鍍金元器件除金的必要性。在時(shí)間操作中由于鍍金層厚度有時(shí)很難判斷，一般全部采用二次搪錫處理，該方法同樣適用于連接器焊杯的除金處理。

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