CN111112842A - 一种去金搪锡方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去金搪锡方法及应用，包括如下步骤：设置激光器参数，波长300～355nm，光斑直径0.012～0.015，平均能量1.2～2.0W，频率32～40KHZ，标刻速率200～350mm/s，路径间隔0.005～0.008mm；按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成电子元器件表面金层的去除；按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成对电子元器件表面的活化；对活化后的电子元器件表面进行搪锡处理，本发明加工效率高，一致性好，去金彻底，操作简单，去金搪锡效果的可控性及一致性好，对镍层没有损伤和环境污染，表面浸润性好，后续焊接易操作。
Description
技术领域
本发明属于电子产品印刷板焊接技术领域，尤其涉及一种去金搪锡方法及应用。
背景技术
金元素由于化学稳定性好，不易氧化等特点，被广泛应用于电子元器件的电极或焊盘的表面镀层。电子产品印制板组件生产中，电子元器件通常采用锡铅共晶合金软钎焊的方法装联到印制板上。在焊接镀金元器件过程中，焊点中会形成Au-Sn金属间化合物，其维氏硬度高达750，呈现明显脆硬性，这种化合物的存在将导致焊点力学性能大幅下降，严重影响电气连接的可靠性。一般焊点中由于存在化合物而发生脆性断裂的现象称为“金脆”，“金脆”现象将严重影响产品服役期间的可靠性，为防止“金脆”现象的发生，国内外军工标准中都规定了镀金的元器件必须经过去金搪锡处理后方可焊接。
目前对电子元器件去金搪锡的主要方法是手工搪锡法。手工搪锡法是使用烙铁进行手工搪锡，搪锡温度一般为260～280℃，时间为2～3s，然后用吸锡绳加热后吸除表面的搪锡层，手工搪锡法依赖于操作人员的熟练程度，生产效率低，易产生去金不均匀现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有电子元器件去金搪锡过程去金不均匀，提供了一种去金搪锡方法及应用。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种电子元器件去金搪锡的方法，包括如下步骤：
(1)去除电子元器件表面的金层：
将待去金电子元器件置于激光器加工平台，待去金面置于所述激光器的加工焦距平面内，在辅助气体吹拂待去金表面条件下，按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成电子元器件表面金层的去除；
所述激光器参数为波长300～355nm，光斑直径0.012～0.015mm，平均能量1.2～2.0W，频率32～40KHZ，标刻速率200～350mm/s，路径间隔0.005～0.008mm；
(2)对电子元器件表面进行活化处理：
将去金后的电子元器件，置于所述激光器加工平台，已去金面置于所述激光器的加工焦距平面内，在辅助气体吹拂已去金表面条件下，按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成对电子元器件表面的活化；
所述激光器参数为：波长300～355nm，光斑直径0.015mm，平均能量0.2～0.6W，频率40～45KHZ，标刻速率280～300mm/s，路径间隔0.005～0.008mm；
(3)对电子元器件表面进行搪锡处理：
对活化后的电子元器件表面进行搪锡处理，处理工艺包括：采用25μm厚度的铅锡焊片置于活化后的电子元器件表面，设置热台底温为210℃,热台底温为加热台温度。
所述的步骤(1)中，电子元器件包括金属管壳、镀金电路板、插芯引脚任一种；激光器为紫外纳秒脉冲激光器；辅助气体为压缩空气；
所述的步骤(2)中，激光标刻路径为横向扫描或纵向扫描。
一种使用电子元器件的去金搪锡方法去金搪锡的电子元器件；
所述电子元器件去金搪锡面浸润角小于40°；所述电子元器件去金搪锡面焊接钎透率不小于90％；
一种电子元器件在制备航天TR组件上的应用。
本发明的一种电子元器件去金搪锡的方法，采用紫外激光束对待焊接的电子元器件的镍金层表面进行处理，紫外激光波长短，能量集中，在激光的物理化学作用下，待去金表面吸收激光能量后，产生振动、熔化、燃烧、气化等物理化学变化，使金层材料迅速脱离电子元器件表面，露出镍层，去金效率高，去金均匀，表面处理速率可达到0.8mm2/s，且对镍层没有损伤。
另外，含镀金层基材吸收激光能量，可以使表面镀层瞬间熔融，由于紫外激光波长短，能量集中，热影响区域较小，在外界冷却气流的作用下快速冷却，所以焊盘表面重熔后洁净度高，一致性好。
激光标刻电子元器件表面过程中采用辅助气体进行冷却，减少激光加工热效应，同时抽取电子元器件表面由于激光刻蚀产生的杂质成分；采用紫外线激光对电子元器件镀金层进行去金处理后，再经过表面活化处理，使其表面浸润角小于40°，具有良好的润湿性；在去金处理后的电子元器件表面进行搪锡处理，提高了其表面的浸润性，防止去金后表面发生氧化。
对活化后的电子元器件表面进行搪锡处理，采用厚度为25μm的铅锡焊片，设置热台底温为210℃，使焊片与活化后的电子元器件表面相容，从而防止镀镍层被氧化，提高润湿性。
因此本发明相比现有技术具有以下优点：本发明去金效率高、去金均匀、对镍层没有损伤，焊盘表面重熔后洁净度高、一致性好，去金彻底、操作简单、可控性强，能够防止去金后镀镍层被氧化，使去金搪锡处理后的电子元器件表面具有较好的表面浸润性，有利于后续焊接操作，且无环境污染。
附图说明
图1是本发明的去金操作示意图，
1-激光源，2-激光加工路径，3-待去金管壳，4-可移动工作台；
图2是去金处理后的电子元器件表面电镜扫描照片，
a-去金前，b-去金后；
图3是去金处理后的电子元器件表面的能谱图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
某航天TR组件管壳底板为采用电镀镍金工艺进行表面处理的碳硅铝材料，使用锡铅共晶合金软钎焊(SnPb)的方法焊接在基板上，为了避免“金脆”现象，需要对其镀金层进行去金搪锡处理。
去金搪锡步骤如下：
(1)将组件管壳置于激光器加工平台，通过抽取真空固定组件管壳，通过调节激光头高度，使得激光光斑聚焦在待处理的表面；
(2)采用紫外脉冲激光器对焊盘进行表面处理：
焊盘镀金层设定清洗范围为30mm*40mm，激光标刻路径采用横向填充扫描的方式，路径间距0.005mm；激光波长300nm，激光光斑直径0.012mm，激光平均能量设定为1.2W，频率32KHZ，激光标刻速率200mm/s；加工过程中打开辅助压缩空气对焊盘表面进行吹拂冷却，激光按设定路径加工1遍，完成对焊盘的去金处理；
表1能谱分析结果
| 元素 | 重量百分比 | 原子百分比 |
| Ni K | 32.48 | 61.74 |
| Au M | 67.52 | 38.26 |
| 总量 | 100.00 | -- |
如图2所示为电子元器件待焊表面经过本发明去金方法处理后，待焊表面的电镜扫描照片，图2中左图为去金前、右为去金后的电镜扫描照片，对比可看出经过本发明激光去金处理之后，表面具有更好的光洁度，去金程度均匀；
图3为经过本发明去金方法处理后的待焊表面的能谱图，表1为能谱分析结果，通过图3及表1结果分析可看出，激光去金之后表面既有金元素，也有镍元素，说明去金厚度已经达到镍金镀层的结合面层，因此具有良好的去金效果。
然后，激光每一脉冲的平均能量更改为0.2W，其余参数不变，按设定路径再加工1遍，完成对焊盘的活化处理；
(3)对电子元器件表面进行搪锡处理：
焊盘表面去金和活化后，采用热台焊，使用SnPb焊料对管壳和基板进行软钎焊焊接，焊接温度为210℃，通过实验测得经过去金搪锡活化处理后的表面与焊料的润视角为40°，焊接后钎透率为90％，具有良好的焊接效果。
实施例2
某FP封装芯片底板为采用电镀镍金工艺进行表面处理的碳硅铝材料，使用锡铅共晶合金软钎焊(SnPb)的方法焊接在基板上，为了避免“金脆”现象，需要对其镀金层进行去金搪锡处理。
去金搪锡步骤如下：
(1)将组件管壳置于激光器加工平台，通过抽取真空固定组件管壳，通过调节激光头高度，使得激光光斑聚焦在待处理的表面；
(2)采用紫外脉冲激光器对焊盘进行表面处理：
焊盘镀金层设定清洗范围为30mm*40mm，激光标刻路径采用纵向填充扫描的方式，路径间距0.006mm；激光波长325nm，激光光斑直径0.013mm，激光平均能量设定为1.5W，频率35KHZ，激光标刻速率300mm/s；加工过程中打开辅助压缩空气对焊盘表面进行吹拂冷却，激光按设定路径加工2遍，完成对焊盘的去金处理；
然后，激光每一脉冲的平均能量更改为0.4W，其余参数不变，按设定路径再加工2遍，完成对焊盘的活化处理；
(3)对电子元器件表面进行搪锡处理：
焊盘表面去金和活化后，采用热台焊，使用SnPb焊料对管壳和基板进行软钎焊焊接，焊接温度为210℃，通过实验测得经过去金搪锡活化处理后的表面与焊料的润视角为35°，焊接后钎透率为92％，具有良好的焊接效果。
实施例3
某QFP封装芯片底板为采用电镀镍金工艺进行表面处理的碳硅铝材料，使用锡铅共晶合金软钎焊(SnPb)的方法焊接在基板上，为了避免“金脆”现象，需要对其镀金层进行去金搪锡处理。
去金搪锡步骤如下：
(1)将组件管壳置于激光器加工平台，通过抽取真空固定组件管壳，通过调节激光头高度，使得激光光斑聚焦在待处理的表面；
(2)采用紫外脉冲激光器对焊盘进行表面处理：
焊盘镀金层设定清洗范围为30mm*40mm，激光标刻路径采用横向填充扫描的方式，路径间距0.008mm；激光波长355nm，激光光斑直径0.015mm，激光平均能量设定为2.0W，频率40KHZ，激光标刻速率350mm/s；加工过程中打开辅助压缩空气对焊盘表面进行吹拂冷却，激光按设定路径加工3遍，完成对焊盘的去金处理；
然后，激光每一脉冲的平均能量更改为0.6W，其余参数不变，按设定路径再加工3遍，完成对焊盘的活化处理；
(3)对电子元器件表面进行搪锡处理：
焊盘表面去金和活化后，采用热台焊，使用SnPb焊料对管壳和基板进行软钎焊焊接，焊接温度为210℃，通过实验测得经过去金搪锡活化处理后的表面与焊料的润视角为32°，焊接后钎透率为95％，具有良好的焊接效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)去除电子元器件表面的金层：
将待去金电子元器件置于激光器加工平台，待去金面置于所述激光器的加工焦距平面内，吹入辅助气体，按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成电子元器件表面金层的去除；
所述激光器参数为波长300～355nm，光斑直径0.012～0.015mm，平均能量1.2～2.0W，频率32～40KHZ，标刻速率200～350mm/s，路径间隔0.005～0.008mm；
(2)对电子元器件表面进行活化处理：
将去金后的电子元器件，置于所述激光器加工平台，已去金面置于所述激光器的加工焦距平面内，吹入辅助气体，按照激光标刻路径对所述电子元器件表面标刻1～3遍，完成对电子元器件表面的活化；
所述激光器参数为：波长300～355nm，光斑直径0.015mm，平均能量0.2～0.6W，频率40～45KHZ，标刻速率280～300mm/s，路径间隔0.005～0.008mm；
(3)对电子元器件表面进行搪锡处理：
对活化后的电子元器件表面进行搪锡处理，处理工艺包括：采用厚度为25μm的铅锡焊片置于活化后的电子元器件表面，设置热台底温为210℃。
2.根据权利要求1所述的一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，电子元器件包括金属管壳、镀金电路板、插芯引脚中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，激光器为紫外纳秒脉冲激光器。
4.根据权利要求1所述的一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，辅助气体为压缩空气。
5.根据权利要求1所述的一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，激光标刻路径为横向扫描。
6.根据权利要求1所述的一种电子元器件去金搪锡的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，激光标刻路径为纵向扫描。
7.一种使用如权利要求1～6任一项所述的电子元器件的去金搪锡方法去金搪锡的电子元器件。
8.根据权利要求7所述的一种电子元器件，其特征在于，所述电子元器件去金搪锡面浸润角小于40°。
9.根据权利要求7所述的一种电子元器件，其特征在于，所述电子元器件去金搪锡面焊接钎透率不小于90％。
10.一种如权利要求7～9任一项所述的电子元器件在制备航天TR组件上的应用。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113798682A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-17 | 南京理工大学 | 一种焊盘预处理领域的微米级金镀层飞秒激光减薄方法 |
| CN114654039A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 深圳市振华微电子有限公司 | 采用预成型焊片对镀镍层搪锡的方法 |
| CN115592223A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-13 | 张永忠（Cn） | 一种航插焊杯搪锡除金装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060196857A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Samtec, Inc. | Methods of manufacturing electrical contacts having solder stops |
| CN103752970A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种引线框架的焊接方法 |
| CN103839777A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-04 | 中国科学院半导体研究所 | 一种氮化镓薄膜的大面积连续无损激光剥离方法 |
| CN104540333A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 3D Plus封装器件的装配工艺方法 |
| CN109950162A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 提升焊盘超声键合质量的激光表面处理方法 |
-
2019
- 2019-12-24 CN CN201911344103.9A patent/CN111112842A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060196857A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Samtec, Inc. | Methods of manufacturing electrical contacts having solder stops |
| CN103752970A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种引线框架的焊接方法 |
| CN103839777A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-04 | 中国科学院半导体研究所 | 一种氮化镓薄膜的大面积连续无损激光剥离方法 |
| CN104540333A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 3D Plus封装器件的装配工艺方法 |
| CN109950162A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 提升焊盘超声键合质量的激光表面处理方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114654039A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 深圳市振华微电子有限公司 | 采用预成型焊片对镀镍层搪锡的方法 |
| CN113798682A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-17 | 南京理工大学 | 一种焊盘预处理领域的微米级金镀层飞秒激光减薄方法 |
| CN115592223A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-13 | 张永忠（Cn） | 一种航插焊杯搪锡除金装置 |
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