?金（Au）具有良好的导电性及散热性，同时又能作为镀层保护基底金属提供抗氧化性，广泛应用于半导体封装领域如键合丝、引线、接触件及金手指等。但Au在电子装联钎锡焊料时存在的可靠性隐患却少有认知。

当镀金材料直接与Sn/Pb焊料熔融时，由于Au和Sn的冶金亲和力，Au很快就会与焊料中的Sn相结合，而生成Au-Sn金属间化合物，Au-Sn金属间化合物会影响钎焊的物理和机械性能，并且还会改变焊接点的外观和微观结构。

Sn/Pb焊料中Au的质量分数低于10%时，会略微增加焊料的初始抗拉强度。当Au的质量分数超过3%时，硬度会随着金的质量分数增加而增加，但焊料的剪切强度则会缓慢降低，超过7%后开始迅速加剧，延展性也会快速下降。

Au也会影响锡料的润湿性和铺展性。当Au的浓度超过2%后，将会降低焊料的铺展性和润湿性。Au在焊料中的溶解速率取决于温度、时间及焊料成分。对于镀金的Cu来说，在相同的条件下使用63Sn/37Pb焊接时，纯Au的镀层比金合金的镀层表现出更好的润湿性和铺展性。当进行回流工艺时，在熔融焊料中Au的快速溶解将会使焊料直接与基底金属而非镀金层发生润湿，从图1可以看出Au在焊料中的溶解率（溶解率通常是用一根规定直径的导线完全溶解在焊料中所需的时间来表示）最高，在高温极短的时间内，Au能够快速熔解并形成Au-Sn化合物。

?图1金属在Sn-Pb焊料中的溶解速度

?利用金的惰性制成镀层，可以为基底金属提供很好的保护，但研究表明，对于镀金的Cu进行老炼试验时，可焊性是不断降低的。可焊性降低主要由于以下两个因素：气氛污染物通过多孔的金膜扩散，引起基底金属氧化；基底金属通过镀层扩散到达表面。因此在高可靠性领域禁止Cu基底上直接镀Au，通常需要增加一层阻挡材料，如镀Ni。

溶解在焊料中的Au改变了焊料的微观结构，当Au的质量分数达到1%时，在Au-Sn焊料中容易形成标志性针状相AuSn4、AuSn2及AuSn等金属间化合物。随着Au的质量分数的增加，这种针状相的金属间化合物数量也在增加，在Au含量较少的情况下，金属间化合物主要为AuSn4，AuSn4为高硬度脆性化，在环境应力条件下极易脆断，导致焊接点抗剪强度退化失效，最终发生断裂，也就是俗话说的“金脆”现象。

过厚的镀金层将会使钎焊料中金的浓度过高，且使材料成本上升。当镀金厚度大于1.27μm时，Au在焊料中会扩散形成更多的针状相金属间化合物发生脆化；如果镀层过薄，对基底材料的保护性能将会降低。当镀金层厚度小于1.27μm时，镀层表面又容易产生针孔，空气中的氧及有害气氛能够轻易侵蚀到基底金属，从而发生锈蚀。同时，在Sn-Pb焊料中进行焊接时，Au会完全溶解，发生反润湿甚至不润湿现象，不能满足可焊性要求。因此，行业内通常对于连接器接触件及电子元器件的引出端镀金厚度要求为1.27μm~2.54μm。

?焊料中Au的浓度过量时，可能会发生如脆化而造成早期的焊接点开裂、生成孔洞及微观结构粗化等现象。经研究表明，Au的浓度上限为≤3%wt。如果＞3%wt，就会出现上述现象中的某一个或多个方面的可靠性隐患。不过，3%wt的Au浓度限值只是一个参考值，实际生产及应用过程中还需要针对具体的应用条件和电子封装来确定焊料中金的浓度对其性能影响的具体问题具体分析。

?为了保证Au的浓度不超过可接受的水平，尤其是在航天及军工领域，不仅是组装生产工艺的标准还是试验方法的标准（表1所示）中均要求在钎焊前必须除金，从而消除脆性的Au-Sn化合物所构成的焊接隐患。

?表1一些航天及军工标准对镀金引线的除金要求

?采用烙铁进行手工搪锡。搪锡温度一般为℃～℃，时间为2s~3s，然后用吸锡绳加热后吸除表面的搪锡层，若表面镀金层大于2.5μm，应再进行一次搪锡处理，由于镀金层厚度有时很难判断，所以通常按二次搪锡处理进行。

?图2烙铁手工搪锡

采用双锡槽进行浸锡。首先将已涂覆助焊剂的镀金引线在除金专用锡槽（第一个锡槽）中浸2s~3s，温度可略低于手工搪锡温度，除金锡槽中的金含量不能超过1%；然后再将引线浸入普通锡槽（第二个锡槽）中进行搪锡，时间及温度与除金锡槽（第一个锡槽）相同，其中焊料的金杂质应严格控制到0.3%以下。而对于无引线器件，则需要设计专用夹具工装来实现，避免器件四边引线分别搪锡，造成器件累积受到热应力损伤，所以夹具应设计成一次搪锡，进行二次搪锡时同样需要配备两个锡锅，分别在不同的锡槽里进行处理。

图3双锡槽搪锡

?采用波峰焊进行搪锡。由于波峰焊是动态焊料波，而且又是两次焊接，因此不需要预先除金就可以直接进行焊接，同时锡槽中的金杂质含量也应控制在0.3%以下。

返修工作台再流焊进行搪锡。通过设置合适的返修工作台温度曲线，在印刷有锡膏的专用搪锡夹具上对器件进行搪锡。

封面图片授权：站酷海洛参考文献：

??陈正浩.元器件镀金引线/焊端除金搪锡终结篇

CharlesA.Harper.ElectronicPackagingandIntercibbectionHandbook

IPCJ-STD-E-（焊接的电气和电子组件要求）

QJ-（电子元器件搪锡工艺技术要求）

QJ-（航天电子电气产品元器件通孔安装技术要求）

QJ-（航天电子电气产品焊接通用技术要求）

QJA-（航天电子电气产品手工焊接工艺技术要求）

QJB-（航天电子电气产品安装通用技术要求）

GJBB-（微电子器件试验方法和程序）

GJBA-（半导体分立器件试验方法）

别点，要花钱的。

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