无线电高级技师论文.docx

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1、陕西东方航空仪表有限责任公司高级技师论文论文题目：军品元器件镀金引线和焊端的除金专 业：无线电装接工准考证号：论文陈玉海2017年9月28日目录摘要、八 、刖S一、认识除金二、认知器件镀金引脚/焊端的除金三、金脆化造成的焊接不可靠案例四、什么是“金脆化”五、产生“金脆化”的几种情况六、金脆化产生的机理七、镀金引线/焊端的除金规定八、除金通用工艺结论摘要：随着武器装备的集成化，高密度化和轻量化的开展，大量的运用 了高密度的如BGA, CSP得到了广泛的应用，由此作为武器装备的核心 的军用电子组件密度也越来越高，随着电子组件组装密度的提高，对 于电子组件的组装技术也提出的更高的要求。然而，由于军品

2、电子组 件的种类繁多，导致其电子组件工艺复杂，加上我国的电子组装的工 艺水平叫国际先进企业相比还有很大差距，有些军用企业还在沿用三 四十年前的DIP时代年代的工艺思想或者片面引用IPC标准为军 用电子产品电子装联的质量判据，造成军用电子组件存在较多的工艺 缺陷和可靠性的问题，大量存在润湿不良，焊点空洞，焊接机械强度 差距和疲劳寿命低严重影响了军用电子组件的质量和可靠性。前言：随着我国的武器装备设计和制技术的不断的开展，武器装备也走向集成 化，高密度化和轻量化。企业设计人员和工艺技术与其他企业还存在一定的 差距，由原来的器件失效转移到焊点、PCB等相互失效，导致了一些武器装 备性能降低的问题。电

3、子组件的三大件分别是器件、PCB和所有的焊 点。其中任何一个部件出现问题将直接导致电子组件的失效，并最终影响到 整个武器装备的可靠性。PCBA中各种功能和各种封装的器件都有，如：电 阻、电容、电感、接插件、晶振、集成块等等，每一个电子器件封装的形式 也不同，所以对我们工艺要求会更高更细。对元器件管脚的预处理是非常必 要的，本文就探讨下镀金引脚/焊端除金的必要性。一、认识除金元器件镀金引脚/焊端的除金一直困扰着这工艺人员和操作者。金是一 种极好的抗腐蚀和抗化学性且焊接性良好，因此电子元器件特别是接插件镀 金引脚在电装中经常遇到，是否都要除金呢？所谓除金，就是在锡锅中将镀 金引出端子进行搪锡。搪锡

4、除金工艺对于插件元件、导线和各接线端子容易 实现,但对于外表贴片元件，由于其引线间距窄而薄,容易变形失去共面性。 搪锡除金处理几乎是不可能的，硬要强行操作只能造成批量报废。不除金故 障概率低，或者从未遇到所以大家对除金重要性认识都不是很够。二、金脆化造成的焊接不可靠案例。1) 2017年我单位某捷联航姿产品在做可靠性摸底试验中发现产品没有 输出，经过初步判断发现产品的中的DSP不工作。翻开产品检查了安装正确 性、焊接质量并测试各电压一切正常。发现是DSP不工作造成产品无输入。 按照以前的经验我们重新补焊接了 DSP、FALSH. FPGA并做了加胶固定后故 障消除重新补做振动试验。试验做到一半

5、发现故障又出现了，这次我们对 DSP周边外围电路逐一排查发现没有12. OoM频率。解焊下晶振LCC封装模 式管脚镀金，发现晶振四个引脚焊接面发现明显的不润湿和反润湿现象， 断裂界面呈现出典型的脆性断裂失效特征。经过归零分析，认为带有加速度 的振动条件是金脆焊点失效的最大外部条件，止匕外，冷热温差的启动环境也 会加大失效的可能性。如以下图2）镀金天线簧片广泛应用于通信终端产品中，采用再流焊将其焊接在PCb板子上，如下图。镀金天线簧片再流焊后轻轻一敲就掉，焊接面发现明显的不润湿和反润湿现 象，断裂界面呈现出典型的脆性断裂失效特征如图3.,簧片弯曲裂缝非常 明显。3）航天产品金脆化案列上个世纪八十

6、年代，航天五院所在一个产品故障分析中，出现了 “金 脆”问题，当时谁都没有意识到是镀金引线没有除金，焊接后焊点产生金脆 现象，产品出现严重的质量问题。该现象引起人们的注意，随后航天系统内 部提出镀金引线在焊接前要进行搪锡处理问题。近年来，除金问题在航天以及其他军工产品等需要高可靠性的产品上越来越 多的提出来。航天二院706所的实验证明，如果镀金焊端和引线不进行糖锡 处理就直接进行焊接，必将残生ausn4,导致焊点脆金。因为脆金引起的焊接不可靠，我们对他都有个认识的过程；由于种种原 因，我们个体人员可能在自己的工作中并没有认识到遇到或者没有认识到金 脆化引起焊接不可靠的存在，但不能由此否认它的存

7、在，从而采取错误的步 骤导致严重的后果。三、什么是“金脆化”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、金镀层是抗氧化性很强的镀层，与焊 料有很好的润湿性特点，但在需要软钎接的部位上有金确实有害的，会产生 “金脆化”。所谓的“金脆化”，就是指在涂有金涂层敷层外表钎焊时，金向 焊料中的锡中迅速扩散，形成脆性的金-锡化合物，如ausn4,这种化合物中， 当金的含量到达3%时焊点会明显地表现出脆性，而且使焊点产生虚焊，失 去光亮，呈现多颗粒状。根据文献称，这种扩散在0 08s就能发生。因此, 现在但凡需要焊锡的外表都不允许镀金。四、产生“金脆化”

8、的几种情况1)焊点钎料中混入杂质金金属金在熔化的状态的锡铅合金中属于一种可溶金属，而且溶解速度很快。 在手工焊接、波峰焊再流焊焊接过程中焊点钎料中混入杂质金属后，一旦含 量3% (Wt)焊点将明显出现脆性变得不可靠。IPC-2221A-2003, GJGB362B-2009, IPC-6012C, QJ3103A-201L QJ831-2011 规 定 0. 45Un1；而 GB/T19247. 1(按 IEC 691T)规定为不应超出 0. 15um02)直接焊接金属镀层在直接焊接金属镀层时，锡/铅合金对镀金层产生强烈的溶解作用，镀 金层与焊料中的锡金属结合生成金锡合金，使结合部的性能变得脆

9、，机械强 度下降，影响电气连接的可靠性。3）维修使用金镀层的外表产生的焊点存在维修时再次焊接困难，受振时容易产 生疲劳断裂和容易向焊料的锡中扩散产生“金脆化”。4）镀金层厚度的影响1）镀金层厚度小于127 m时，容易产生针孔，不能满足可焊性的要 求：而且由于这种镀金层是厚底极薄，附着力差的多孔性镀金层，空气中的 氧气能够很容易的深入到底层金属外表，对于基体金属产生锈蚀的作用。一 旦用能够熔掉金的锡-铅合金焊接这种外表时金镀层完全被溶解到焊料中去, 从而导致反润湿甚至不润湿现象。（2）镀金厚度在1. 27 m时,能在2秒时间内溶于低熔点的锡-铅焊料中。3）当镀金厚度大于1.27 m时，有足够的金

10、元素向焊料中扩散而产生 脆性。5）搪锡锅锡料中含有金五、金脆化产生的机理以图10所示的Au-Pb-Sn合金相图（176度等温截面）为例如以下图， 在含Sn量较多时，焊料中的Sn和AU容易形成针状.AuSni、AUSm、AuSn 等金属间化合物,在含金量较小的情况下,生成AuSn4为多数；针状的AuSn4 位脆性化合物,在测试、应用及环境条件下极容易脆断,导致焊接断裂失效。AuSn(X 1(2)在含SII量较多时，焊料中的Sn和AU 容易形成针状AuSn4、AUSn2、AuSn 等金属间化合物，在含金量较少的情况 下，生成的AUSIU为多数：针状的 AUS山为脆性化合物，在测试、应用 及试验的环

11、境条件下极易脆断， 导致焊接断裂失效。焊接时，AU和Sn-Pb焊料的相容性非常好，金在熔融状态的Sn-Pb合 金中属于一种可溶金属而且溶解的非常快。SlOll UO, UL德AU和Snz间存在很强的相互作用. 使AU在液态焊料中的溶解率最高； 使用SnPb焊料会出现金层浸析现象C 理点中金含量超过3%将导致岸点 脆性，称为“金脆”，导致机械强度 及焊接可靠性下降，图Il金属在SmPb焊料中的溶解速度六、镀金引线/焊端的除金规定美国 NASA 及美国军标 D0D-STD-2000-1B, IPC J-STD-OOlD CN 和我们的 QJ3012, QJ37A及SJ20632都相继作出“在需要钎

12、焊部位的金涂敷层，应 钎接前全部去除，因为这种脆性的金-锡化合物所构成的连接部位，是特别 不可靠，因此现在但凡需要钎焊的外表都有不允许镀金，原来已有的也应该 出去的规定。GJB128A GJB548B. QJ3267和由中国国家国防科工局下达、中国电子 科技集团牵头，和中国电子集团旗下四十多个科研所电子装联工艺人员集体 研究测定，得到国家国防科工局、中国电子科技集团和中兴通讯等著名专家 认可，通过了国家鉴定和验收，并以中国电子集团名义下发实施的“电子装 联焊接工艺质量控制要求”相继确定镀金引线的搪锡和除金的规定及提出具 体实施工艺。各各标准和文学对镀金外表处理问题明确提出，本文列出国内为军工行

13、业标准有关镀金外表除金的要求：标准代号内容IPC/EIA J-STD-OOlE如果在审核时有证据证明金没有导 致与焊接加工有关的焊料变脆的存 在，那么这些要求可以免除。并且规 定大于2. 5 m的镀金外表去金，去 金面积应该大于95%oIPC J-STD-001E-2010情况应当进行除金处理a通孔元器件引线至少95%待焊 外表上有厚度大于等于2.54m100 U in的金层；b外表贴装元器件95%的待焊外 表有金，而无论金层有多厚；C）焊接接线柱的待焊外表有厚度到达2.54m100in或更厚的 金层d）将元器件安装到组件之前， 双上锡工艺或动态焊料波都可用于 除金；对于以下情况，可豁免相关要

14、 求e）如果有备作审核的文档化客 观证据证明，金没有导致与所采用焊 接工艺相关的焊点变脆问题，或其 他金属外表涂层焊点完整性问题；f）对于化学镀银浸金ENIGK 银-钿-金（NiPdAU）或化学镀银镀钿 浸金（ENEPIG）涂层；QJ3012-98一般情况下，不允许在镀金层上直接 进行焊接，引线外表金镀层大于2. 5 m需要经过两次搪锡处理，小于 2. 5 m应该进行一次搪锡处理。QJ3011-98对镀金的元器件应该搪锡处理高频器件，微波器件除外。）QJ3267-2006a） 一般不应该在镀金层上直接 进行焊接。假设外表镀金层厚度小于 2.5m,可以进行一次搪锡处理，否那么应二次搪锡处理以到达

15、除金的 目的。b）镀金引线用锡锅搪锡时，第 一次应该在专用的镀金锡锅里搪锡。 如果需要第二次搪锡，那么应在锡铅 锡锅里搪锡，两次搪锡分别在两个锡 锅中进行，第二次搪锡要待电子元器 件冷却后再进行。第一次搪锡的锡锅 不可用于非镀金引线的搪锡，锡锅中 的焊锡应该经常更换。C）镀金引线的搪锡一般仅局限于 焊接部位的线段。QJ3117A-2011镀金的导线线芯、电子元器件的 引线及焊端等，应该按QJ3267-2006 的规定进行除金与搪锡。QJ165B-2015镀金引线或焊端均匀应进行除 金处理，不允许在镀金引线或者焊端 上直接焊接，镀金引线除金处理应符 合QJ3267规定,要求如下:a）镀金引线除金应该进行两搪 锡处理。两次搪锡应该在两个料槽中 操作；b）镀金引线搪锡的焊料槽，应定期分析焊料中的金和铜的总含量 不应该超过0. 3%,否那么应该更换焊 料；C）镀金引线的搪锡一般仅限于 焊接部位。无可争议在高可靠电子装联元器件焊接中规定必须用铅锡合金焊料，特别是在航天军工行业的生产中，为了防止金脆，镀金的引线和接线端子必须 经过搪锡处理。七、除金通用工艺7. 1手工除金法。使用恒温烙铁进行手工搪锡，搪锡温度为260对到280度，时间控制在 23秒，然后用，然后用吸绳加热后吸除外表的揖锡