一般认为,不使用助焊剂进行焊接既困难,甚至几乎不可能。然而,使用80Au/Sn焊带和焊片 时,无助焊剂工艺却被常规采用——这究竟是怎么回事?
简而言之:因为它可以作为钎料进行加工。
Let’s remind ourselves of the role of flux. Flux is a chemical which cleans (deoxidises) surfaces and protects it from re-oxidation during soldering so that the solder will wet and form reliable solder joints. Gold doesn’t tarnish. So, in theory, we don’t need flux. However, in practice, we rarely solder to pure gold versus gold-plated surfaces. Unless it is very thick, the Au plating (for example: flash Au < 0.5 microns thick) rapidly dissolves into the AuSn, and the solder joint is actually made with the base metal which lies beneath the Au. This is almost always nickel. Unfortunately, nickel does oxidize and can do so even when plated with gold. So, we still need protection from re-oxidation during soldering, as well as oxide removal. Protection from re-oxidation is done easily enough using a nitrogen atmosphere. Oxide reduction and removal can be accomplished by adding hydrogen to the atmosphere, otherwise known as forming gas. So, although we haven’t used a liquid chemical, the N2/H2 mix is a “chemical” and behaves as a flux.
在传送带/带式炉中,氢气的比例通常在 5-10% 之间,而在专用设备中,氢气的比例可高达 100%。氢气含量越高,传热效果越好,因为氢气的热容量约为氮气的 14 倍。在较高的氢气百分比下,氧化物的还原速度更快,但此时可能需要使用安全预防措施(火焰捕捉器等)。有趣的是,当氢气浓度达到 75% 左右时,由于没有足够的氧气支持燃烧,氢气就不再具有爆炸性(尽管存在氢脆问题)。氢含量低于 5%的混合物是不易燃的,因为氢过于稀释而无法燃烧。不过,在这种稀释度下,氢气和氧化物的去除速度可能太慢,不实用。
此外还需注意,温度越高,氧化物还原速率就越快。在使用Au/Sn焊料的生产环境中,为了有效还原氧化物,工艺温度通常设定在330-350°C。采用无助焊剂焊接工艺时,必须严格保证清洁度,因为元器件不仅会受到氧化物的影响,还会受到表面污染的影响。 表面污染可能源于AuSn焊片 在加工过程中的操作,也可能在使用过程中产生。焊片 采用机械工艺制造,因此必须格外谨慎,以最大限度地减少污染。此外,您的焊料供应商必须严格控制厚度公差。AuSn具有“就地润湿”的特性;当润湿 时,它不会扩散。任何厚度偏差都倾向于体现在最终的焊点上。请谨慎选择供应商!
下次我们将探讨使用助焊剂(包括甲酸 ,它与成形气不同)进行回流焊接。


