军工产品镀金元器件的除金方法探讨

任龙泉

【摘 要】随着军工电子产品性能质量的不断加强和国产电子元器件技术水平的不断提高，镀金元器件广泛应用于各类型号产品中，相关工艺要求镀金元器件在焊接装配前必须进行除金处理。本文针对镀金元器件除金的必要性和除金的相关工艺进行了较为详细的阐述，并结合工作实际对镀金元器件的除金方法进行了进一步的探讨。

【关键词】镀金元器件；除金；质量问题

中图分类号： TN605 文献标识码： A 文章编号： 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镀金，主要目的是为了提高器件引线和焊端的抗氧化性和耐磨性，但引线和焊端的镀金层在焊接时极易产生“金脆化”，焊接前不除金就会产生质量隐患甚至质量问题，将严重影响军工电子产品的质量和可靠性。

1 镀金元器件除金的必要性

1.1 焊接的基本原理

焊接是通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子或分子间结合成一体的连接方法，这个结合体就是焊点。钎焊是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属钎料，经过加热使得钎料熔化，润湿被焊材料表面，使得液态钎料与被焊接材料发生分子间扩散，从而形成一种金属合金层，被焊接面不熔化。一个焊点的形成有三个阶段：润湿、扩散和焊点形成。

1.2 镀金元器件金脆化的产生及其后果

金是一种优良的抗腐蚀性材料，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，与焊料有很好的湿润性等特点。当直接焊接镀金引线时，金物质在液态锡和铅的合金中属于一种可溶金属，并且溶解很快，当金快速溶解时，形成一种新的金锡合金层，这个合金层中有金的成份。当合金层中金的含量大于3%时，明显表现为其焊点机械强度大大减小，结合部性能变脆和焊点连接不可靠，焊点无光泽，甚至虚焊，这就是金脆现象。据有关实验证明，这种金属间的扩散过程甚至在0.08秒就可以产生。

1.3 常见的易产生金脆化的几种情况

（1）直接焊接金属镀层，当足够多的金熔融到锡和铅中，一旦焊点金含量超过3%时，形成金脆现象。

（2）锡锅搪锡时，当熔于焊料中的金含量达到3%时，也会引起金脆。

（3）当焊接用的钎料中混入了杂质金物质，在焊接时一旦焊点的金含量达到3%将会产生金脆。

（4）维理时对镀金元器件再次焊接，容易向焊料的锡中扩散而产生金脆，让焊接维修变得困难。

2 镀金元器件除金的相关工艺规定

高可靠性电子装联元器件焊接中规定必须用锡铅合金焊料，特别是在航天/航空等军工行业的电子产品焊接装配中，为了防止金脆，镀金的引线和焊端必须经过搪锡处理。对镀金表面的处理已经明确提出，并作为禁（限）用工艺项目。焊接装配工艺中常用到有关镀金表面去金的国内外的军工行业标准见下表：

3 镀金引线除金的方法

为了防止金脆，镀金引线必须经过除金处理，除金的方法就是搪锡，搪锡的次数则要根据引线及焊端上金镀层的厚度来决定“金镀层厚度大于2.5μm需经过两次搪锡处理，小于2.5μm应进行一次搪锡处理”。但是下面两种情况可以不用预先搪锡：一种是用于波峰焊的镀金元器件，当镀金引线应用于波峰焊接时，由于波峰焊本身是动态焊料波，又是两次焊接（第一次是紊乱波等，第二波为宽平波），因此不需要预先除金。还有一种就是镀金层厚度小于1μm的元器件，可以直接进行焊接，不会影响焊接质量和连接强度。

表1 国内外相关电子装联标准对镀金器件搪锡规定

3.1 手工搪锡

由于搪锡锡锅温度较高，对某些电连接器绝缘材料耐温性能差，容易变形，且焊料、焊剂容易渗入电连接器引线内部一般不采用锡锅搪锡而采用电烙铁搪锡。手工搪锡的关键是温度和时间的控制。

3.1.1 手工搪锡的方法与步骤

使用恒温烙铁进行手工搪锡，第一步是做好准备工作，准备好所需的工具和材料，对元器件进行外观检查并对变形的引脚和焊杯进行校准，对静电敏感器件采取防静电措施。第二步按照工艺文件设定智能恒温电烙铁的搪锡温度，一般为280℃到300℃，对温度敏感器件一般设为260℃。第三步给器件引线分别施加焊锡，烙铁头在引脚上一遍拖走，保证在每个焊点停留时间不超过2秒，注意动作要平稳、轻快和准确，可双面搪锡。如果有堆锡或者焊锡量不均匀平整的现象，用吸锡绳吸走多余的焊锡，保证每个引线平整、有光泽、无毛刺，时间控制在2～3秒，若表面镀金层大于2.5μm，则再进行一次搪锡处理。

手工搪锡法使用的电烙铁一般选用能够保证温度稳定的恒温烙铁，能达到比较好的效果。

3.1.2 手工搪锡注意事项

为保证搪锡的质量和元器件的安全，搪锡工艺要求采用手工焊接工艺参数，并参照元器件制造厂家提供的温度指标。

智能恒温电烙铁要能保证稳定的焊接温度，选用的烙铁头形状合适，并配合吸锡绳对器件进行搪锡。

搪锡时要求对器件采取散热措施，防止温度过高导致器件过热损坏。

3.2 手工锡锅搪锡

3.2.1 手工锡锅搪锡的方法与步骤

采用双锡锅搪锡，首先将已涂覆助焊剂的镀金元器件引脚在专用除金锡锅中浸1～2秒，温度可按QJ3267-2006《电子元器件搪锡工艺技术》的要求执行。然后将引线浸入普通锡锅中进行第二次搪锡，时间和温度与第一次相同。注意第二次搪锡应当让元器件完全冷却后再进行。搪锡时可以采用纱布包裹引线根部进行保护，防止焊料沿着引线爬升至器件根部从而损坏元器件本体，对玻璃封装二极管等热敏器件应采取散热保护措施。

3.2.2 手工锡锅搪锡的技巧与注意事项

a.高度要严格控制，搪锡部位就是引线与焊盘接触面；

b.过程中注意防静电，不要裸手接触芯片，用防静电镊子操作；

c.与锡锅液面垂直，直上直下；

d.助焊剂使用得当；

e.及时清理液面氧化层；

f.可进行二次搪锡，桥联现象用吸锡绳吸走多余的焊锡；

g.镀金件要在专门的锡锅内进行，锡锅要定期换锡。使用累计150小时更换一次焊锡，可根据镀金件搪锡量适当调整换锡时间；

h.搪锡后对轻微变形引线进行校正；

i.所有元器件搪锡后用酒精清洗。

3.3 返修工作站再流焊搪锡

利用返修工作站对镀金元器件进行搪锡的工艺技术是一种新的搪锡方法，它是通过设置返修工作站的温度曲线，在印刷有锡膏的专用模板上对镀金元器件进行搪锡处理。它的工艺流程如下：

a.设计专用搪锡模板板；

b.在专用模板上印刷锡膏；

c.使用返修工作站把镀金元器件安装到模板上印有锡膏的相应焊盘上；

d.使用经过试验获得的合理的温度曲线对镀金元器件进行搪锡；

e.待焊料充分熔化后自然降温前把镀金元器件从焊盘上取下；

f.利用吸锡绳吸除表面多余的焊料；

g.使用返修工作站对镀金元器件进行散热，完成搪锡即除金。

为了利用返修工作站搪锡工艺技术正确可靠实施镀金表面贴装元器件的搪锡，应在搪锡前通过工艺试验优化出合理的温度曲线。利用返修工作站再流焊搪锡，实际上是先焊后拆，从而在镀金表面贴装器件搪上一层锡-铅合金，来完成镀金元器件除金的目的。

在用返修工作站再流焊对镀金表面贴装元器件焊端进行搪锡工艺中，工作站峰值温度设为230～235℃，并且要求升温速率要小于3.0℃/s，整个工艺过程要控制在60～80s。

4 结束语

镀金元器件直接焊接易产生金脆，存在一定的质量隐患，我们不能把金脆化引起的质量问题误以为或判定为虚焊问题，这样就很难找到问题的本质并很好的解决问题。我们也不能认为故障概率低或者从未遇到过而忽视镀金元器件除金的必要性。在时间操作中由于镀金层厚度有时很难判断，一般全部采用二次搪锡处理，该方法同样适用于连接器焊杯的除金处理。

【参考文献】

[1]《航天产品禁（限）用工艺目录》，中国航天科技集团公司天科技[2005]388号.

[2]J3011-98航天电子电气产品焊接通用技术要求.

[3]J3267-2006电子元器件搪锡工艺技术要求.

[4]J165B-2015航天电子电气产品安装通用技术要求.

[5]CSS-Q-70-18A射频同軸电缆的制备、装配和安装.

[6]PC J-STD-001E-2010焊接的电气和电子组件要求.