军工产品镀金元器件的除金方法探讨

任金鹏,边航涛,雷阳 ,马建海,张文超

摘  要：由于军用电子设备对金属表面镀层的要求越来越高，对金属表面镀层的金属表面镀层的研究也越来越多。文章从电镀元件中去除金属杂质的必然性及有关的去除过程等方面做了详尽的论述，并根据工作实践，深入讨论了电镀元件中的金属杂质去除问题。

关键词：镀金元器件，除金方法，基本原理

元件导线及接头表面进行金包覆，以增强导线及接头表面的抗氧化及耐磨性能，但由于导线及接头表面的金包覆，在焊接过程中容易发生“金脆化”，如不进行金属去除，将造成质量隐患及质量问题，从而对军用电子设备的品质及可靠性造成很大的威胁。

一、焊接的基本原理

焊接就是把两种金属通过适当的方式结合在一起，使其与原子或分子结合在一起，形成一个完整的整体。钎焊技术使用的一种金属熔点明显低于一般被钎焊物材料自身的金属熔点标准的液体金属钎料,用一定高温后将促使其表面熔化,并会浸润至被钎焊金属材料表面的表面,使得熔融液态钎料表面与基体被钎焊金属材料间发生了对流扩散,从而可在金属被钎焊物体表面迅速生成另一层基体不会迅速熔化的金属合金层。焊接接头的生成主要分为三个阶段：湿润、扩散、焊接接头的生成。

二、镀金元器件金脆化的产生及其后果

金是一种优秀的耐腐蚀材料，它具有高的化学稳定性，不容易被氧化，具有良好的焊接性、耐磨、导电性能好、接触电阻小，金镀层具有很强的抗氧化性，与焊料有很好的湿润性等。在直焊镀金引线中，由于金料是一种可溶于液态锡、铅合金中的金属，其溶解速度非常快，因此，当金料快速溶解时，就会形成一种含金组分的新的金锡合金层。当金的质量分数大于3%时，焊点的机械性能明显下降，焊点的接合处容易出现“金脆化”现象。有关实验证明，此现象可在0.08秒以内出现。

常见的易产生金脆化的几种情况：

(1)在直接焊接的过程中，如果将大量的黄金融入到锡铅中，那么在焊点上的黄金的质量分数大于3%时，就会产生黄金脆化。

(2)在锡锅搪锡过程中，如果在钎料中熔化金的质量分数为3%，则会造成金属的脆化。

(3)在焊接过程中，如果焊点处的含金量超过3%，则焊料中掺有不纯的黄金，则会出现金脆化现象。

(4)维理时对镀金元件进行二次焊接时，极易向焊锡层扩散，造成金脆化，给焊接维护带来不便。

三、镀金引线除金的方法

为了避免金属的脆化，引线需要去除金属，而去除金属的方式就是在引线和焊接头上涂上金属的数量，而搪锡的数量取决于金属在引线和焊接头上涂的金属的数量。而在以下两种情形下，则无需事先搪锡：一、在波峰焊中使用金属镀层，在波峰焊中使用金属镀层，因为波峰焊自身为一种动焊波，而且有两个阶段（前一个阶段为杂乱波，后一个阶段为宽平波），所以无需事先去除金属。另一种是镀金层厚度在1微米以下的元件，可以在不对焊接品质及连接强度造成影响的情况下，进行焊接。

3.1手工搪锡

因为搪锡锡锅的温度比较高，所以对于一些电连接器的绝缘材料来说，它的耐温性很差，很容易发生变形，而且焊料和焊剂很容易渗透到电连接器的引线里面，所以，通常情况下，不会使用锡锅搪锡，而是使用电烙铁搪锡。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

采用恒温烙铁机进行手动焊上焊锡,首先操作者要预先做好准备,准备安装好焊机所必须需要操作的全部工具部件和元器件材料,对金属元器件要进行焊接外观质量检验,对有变形缺陷的焊缝管脚螺栓和焊杯等进行焊接校准,对各种静电及敏感电子器件还要进行焊接防静电处理。第二步,根据技术文档,设置智能型恒温电烙铁元件的表面上漆温度,通常都是摄氏280摄氏度~摄氏300摄氏度,而对于温敏的元件,通常则是摄氏260摄氏度。第三步，对器件的引线进行单独的钎焊，烙铁头一次在引线上拖曳一次，确保在各个焊点上的逗留时间不会超过2秒，需要注意的是，动作要流畅，快速，精确，并且可以进行双面珐琅。如果现场存在大面积堆锡现象或焊锡量较大不能够均匀且平整焊接的实际情况,可以立即用金属吸锡绳吸走表面多余的金属焊锡,确保现场每条锡引线均平整、有光泽、无任何毛刺,时间要控制好在2-3秒,如果现场表面镀金层厚超过了2.5μ m,则应再重新进行下一次焊接搪锡处理。手动镀锡方法所用的电烙铁，通常都是选择恒温烙铁，这样可以达到更好的效果。

3.1.2手工搪锡注意事项

为了确保镀膜质量及元件的安全性，在镀膜过程中，应参考元件生产商所规定的镀膜温度指数，在镀膜过程中，按手工焊接的工艺参数来进行镀膜。智能型恒温电烙铁应能确保其焊接温度稳定，选择适宜的烙铁头，并配以吸锡线为元件镀锡。在涂锡时，需要对设备进行有效的散热，以避免因高温而引起设备的过热损伤。

3.2手工锡锅搪锡

3.2.1手工锡锅搪锡的方法与步骤

使用双锡锅烧搪锡时,把涂镀了有助熔剂层的金箔元件管脚放入一个特制密封的去锈金锡罐子内,浸泡的时间通常为大约1-2秒,其浸渍温度必须按照国家QJ3267-2006文件《电子元器件搪锡工艺技术》中所规定好的浸渍条件进行。再把导线放到一个平口的锡锅里，再涂一遍，同样的时间和温度。请注意，在涂上二次锡漆之前，要让元件彻底的冷却。镀锡时，可用一块纱布将引线根部包住，避免焊接物顺着引线蔓延到器件的根部，造成元件的损伤。对于像玻璃封装二极管这样的温度敏感元件，要做好散热防护工作。

3.2.2手工锡锅搪锡的技巧与注意事项

在高度上要进行严密的控制，在导线和衬垫的接触表面上进行镀锡层；在处理时要小心防静电，避免用赤手空拳去触摸晶片，使用抗静电钳进行处理；与锡罐的水平线保持水平，上下方向为直线，适当地应用助熔剂，及时清除水平线上的氧化物；可以进行二次镀锡，桥联时用吸锡线将过多的锡料抽掉；镀层必须用特制的锡罐，并经常更换锡罐。本机可累积150个钟头进行一次钎料的替换，并可依所镀金件钎料的数量进行适当调节；涂上锡膏后，对稍有扭曲的导线进行矫正；涂完锡漆后，用乙醇清洁。

3.3返修工作站再流焊搪锡

利用设置返修工作站温度曲线对被镀金过的电子元器件表面进行电镀搪锡化处理工艺的一项新工艺技术这实际上是在指用一种技术比较新成熟的表面电镀搪锡方法,它也实际上说是指可以直接通过人工设置返修工作站内部的温度曲线,在用事先印刷的粘盖有表面搪锡膏体层的专用模板基础上来直接对已镀金过的电子元器件外表进行的表面搪锡处理。其工艺过程是：特殊的搪锡模具设计；锡膏是用特殊的印版印刷而成；利用修复工作台将镀金元件安装在印刷有锡膏的板子上；在镀金元件上涂上锡箔，采用经实验得到的合适的温度曲线；在焊接材料完全融化并自然冷却之前，将金质元件从接合垫上移开；使用吸锡线将过多的焊锡从表面吸附下来；采用修复台将镀金元件放热，涂上一层锡漆后，即可除去镀金。

在电镀之前，要使电镀金属表面贴装件的电镀必须经过工艺测试，使其具有较好的温度特性。采用修复工作站对镀金元件进行重流焊，实质上是先焊后拆，在镀金表面给器件搪上一层锡铅合金，以达到对镀金元件进行脱金的目的。在用重修工作站再流焊对镀金表面贴装元件焊端进行珐锡工艺时，工作站峰值温度设定为230~235℃，加热速率不能超过3.0℃/s，整体工艺过程要控制在60~80 s。

四、结语

在进行镀金元件的直接焊接时，容易出现金脆，这是一种潜在的安全问题，不能将因金脆性而导致的质量问题当成或认定为虚焊问题，那样就很难发现问题的实质，从而更好地解决问题。同时，我们也不能因其失效机率很小或从来没有出现就忽略了对镀金元件进行除金的需要。因在使用过程中，有时候难以确定镀金层的厚度，所以通常都要进行二次电镀，这种方式也可用于接头焊盘的电镀。

参考文献：

[1]任龙泉.军工产品镀金元器件的除金方法探讨[J].科技视界,2018,No.236(14):16-18.DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.006.

[2]韩亚国,丁磊,杜健等. 基于镀金器件的除金方法研究[C]//中国航空工业集团有限公司防务生产与保障部,中国航空工业技术装备工程协会.2019航空装备服务保障与维修技术论坛暨中国航空工业技术装备工程协会年会论文集.[出版者不详],2019:4.DOI:10.26914/c.cnkihy.2019.035038.

[3]柏文锋,李航,吴俊娴等.LGA封装元器件批量除金方法在航天领域的应用[J].航天制造技术,2022,No.231(01):28-34.