焊錫膏金脆化問題_深圳市福英達(dá)
焊錫膏金脆化問題_深圳市福英達(dá)
金的導(dǎo)電性優(yōu)秀，因此在一些錫膏中會加入金元素，也會將金鍍在PCB和元件引腳上。金能在高濕度和高溫的情況下會發(fā)揮良好的作用，并且對于高循環(huán)次數(shù)（取決于鍍層厚度）來說非常有用。當(dāng)然金也存在一些問題。金通常是電鍍產(chǎn)品中成本最高的選擇。如果金鍍層太薄，則容易造成多孔洞問題。如果鍍金太厚，則焊點(diǎn)可能出現(xiàn)金脆化并導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度下降。
當(dāng)焊點(diǎn)中金含量達(dá)到一定比例，錫金間合金會以AuSn4和AuSn2形態(tài)存在。AuSn4和AuSn2呈現(xiàn)脆性，在大量生成后容易導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。在經(jīng)過很多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)當(dāng)焊料中金含量小于3%時，焊點(diǎn)老化后進(jìn)行剪切呈現(xiàn)韌性斷裂。而當(dāng)焊料中金含量占到總質(zhì)量的3%以上就會導(dǎo)致金脆化出現(xiàn)。因此，業(yè)界一般要求焊點(diǎn)中的金含量不得超過3%。一般認(rèn)為PCB或元件引腳鍍金層厚度小于0.1μm時影響可以忽略。沉金，鍍金器件要求金層保護(hù)內(nèi)部金屬不被氧化，如果金層厚度不足則保護(hù)力不足，但金層過厚又會導(dǎo)致金脆。
案例歷史
案例一：SMT組件從PCBA上脫落。檢查SEM中的斷裂表面后發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)有著大量空洞，且空洞中含有一些殘留的助焊劑（圖1）。仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)薄的Au-Sn金屬間片狀物（約0.1-0.2微米）廣泛分布在斷裂表面和空洞的表面。
圖1. 失效連接器焊點(diǎn)的SEM圖 (嚴(yán)重空洞)。
案例二：使用EDS測量了一個錫鉛中溫錫膏焊點(diǎn)中的金含量，發(fā)現(xiàn)存在10wt%的金。Au-Sn金屬間化合物的面積分?jǐn)?shù)占據(jù)了整個測量面積的28%（圖2）。受試焊點(diǎn)中的金含量約為金脆化可接受極限的3倍。
圖2. 焊點(diǎn)微觀結(jié)構(gòu)，深灰區(qū)域: Sn; 淺灰區(qū)域: Pb; 中等灰區(qū)域: Au-Sn。
金脆化解決方法
解決金脆化的方法之一是搪錫。搪錫能夠?qū)⒃_進(jìn)行提前潤濕。搪錫的目的是將元件引腳表面氧化物和異物沖洗干凈，確保引腳焊錫性。防止金脆化的最簡單方法是避免在元件引腳留下金成分。搪錫能起到除去金的目的。除金搪錫需要用到一個小錫爐將元件引腳金層沖洗掉，然后再在一個錫槽內(nèi)完成搪錫過程。搪錫時需要引腳在錫槽內(nèi)存在相對熔融焊錫的運(yùn)動。
深圳市福英達(dá)的無鉛中溫錫膏不含金元素，能夠很好的避免焊點(diǎn)發(fā)生金脆化。中溫錫膏如SAC305熔點(diǎn)217℃，能夠用于多次回流的首次回流，且焊點(diǎn)強(qiáng)度優(yōu)秀。
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