黄金，世人梦寐以求的东西。你喜欢不喜欢？反正我喜欢。
闲话少叙，切入正题。黄金这么好的东东，在电子产品中却会引发不良后果影响其可靠性，何解？都是金脆惹的祸，今天我们就来聊聊金脆现象。
一、问题发现
Au是抗氧化性很强的金属，钎料对它有很好的润湿性。但如果钎料中Au的含量超过3%，焊出来的焊点就会变脆，机械强度下降。为此，美国宇航局（NASA）把除掉Au规定为焊接工作的一项义务。
Au引起的接合部分脆化问题，在贝尔研究所的弗·高尔顿·福斯勤和马尔丁-欧兰德公司的杰·德·凯列尔等的研究报告中都有详细的分析。
二、金脆机理
软钎焊的机理是金属焊料受热，在被焊金属表面漫流、润湿和扩散，随着金属原子的扩散，在晶格中处于热振动的金属原子，会在晶格点阵中自动转移，，形成金属间化合物IMC ，使焊料与焊件之间牢固结合。
金与铅锡焊料的相容性好，优于银，铜，镍，铂等，因此在焊接过程中最先溶解到焊料里的是金，在凝固时析出AuSn4并均匀地分布在钎料中，由于AuSn4化合物呈现明显的脆性，合金焊点的承载能力有限。如果钎料中Au的含量超过3%，金脆现象就会十分明显，导致焊点力学强度大幅下降。
在振动条件或温差大的环境条件下，金脆焊点很容易开裂失效。
三、经典案例
某天线簧片焊接面发现存在明显的不润湿或反润湿现象。该零件在主板组装再流焊接后轻轻一碰就掉，断裂界面呈现出典型的脆性断裂失效特征。
通过焊点金相切片纵向断面切片可见簧片弯曲部裂缝非常明显。
通过ESD分析在焊缝钎料中Au元素浓度非常高，而且分布极不均匀，如靠近簧片附近为7.52wt%，而在焊缝的中部竟高达19.87wt%，焊缝钎料体中Au的浓度＞3wt%（限制浓度）。由此可以判定该案例的失效原因是：由于焊缝钎料中Au元素浓度过高而导致接点抗剪强度蜕变，最终引发“Au脆断裂”。
四、控制措施
由于金脆的危害性，国内外业内都提出相关控制要求。这里主要引用国内航天工业标准的相关要求。
1.航天工业标准QJ3102中规定，一般情况下不允许在金镀层上直接焊接，引线表面镀金层大于2.5um需要进行两次搪锡处理，小于2.5um需进行一次搪锡处理。
2.QJ3011中规定，镀金的元器件应经搪锡处理，高频和微波元件除外。
3.QJ3117中规定，镀金的导线，元器件引脚和各种接线端子的焊接部位需经搪锡处理后才允许焊接。
五、去金方法
1.手工搪锡法
使用电烙铁进行手工搪锡，一般温度在260-280摄氏度，时间为2到3秒，然后用吸锡绳加热吸除搪锡层，如果镀金层大于2.5um，再进行一次搪锡处理。
2.静止浸锡法
采用双锡锅浸锡，首先将涂有助焊剂的镀金引线在专用去金锡锅中浸2到3秒，注意专用锡锅中的焊料中金杂质含量不得超过1%，然后将引线浸入普通锡锅进行二次搪锡处理，时间也是2到3秒，注意普通锡锅中的焊料中金杂质含量控在0.3%以内。
3.波峰浸锡法
利用波峰焊设备中焊料的流动性进行去金处理。注意对锡槽内焊料中金杂质含量控在0.3%以内。
4.回流搪锡法
通过回流焊进行去金是针对特殊SMD进行的去金方法。需设计专用工装，采用回流工艺，当锡膏熔化，将元件取下，在高温条件下吸除焊料，达到去金目的。
本文转自： 可靠性杂坛
