Lutowanie selektywne - złoty problem

Ze względu na fakt, iż złoto nie podlega zjawisku utleniania, immersyjne pokrycie miedzi złotem tworzy powłokę doskonale odporną na korozję. Jest ona jednocześnie doskonale lutowalna, jak również łatwo poddaje się bondingowi, zarówno drutem złotym jak i aluminiowym. Jednak, złoto topi się w stosunkowo niskiej temperaturze, a drobinki złota migrujące do lutowia, w połączeniu z innymi metalami, powodują wzrost kruchości połączenia.

Podczas lutowania, złota warstwa rozpuszcza się gwałtownie, a pozostałości złota przenikają do połączenia lutowanego, osłabiając integralność połączenia międzymetalicznego. Jeśli zjawisko rozpuszczania się złota podczas kontaktu z roztopionym lutowiem zachodzi na dużą skalę, skład i właściwości mechaniczne połączenia lutowanego również ulegną zmianie. Wzrost kruchości w efekcie zanieczyszczenie złotem jest dobrze rozpoznaną przyczyną defektów w przypadku lutów ołowiowych. Co prawda powszechnie używane bezołowiowe stopy cyny, miedzi i srebra (SAC305) czy cyny, niklu i miedzi (SN100C) lepiej zachowują swoje właściwości mechaniczne w przypadku zanieczyszczenia złotem (częściowo ze względu na większą zawartość cyny), jednak i ich właściwości ulegają pogorszeniu w miarę wzrostu stopnia zanieczyszczenia złotem.

Mając na uwadze zapisy IPC J-STD-001 Rev F z roku 2014, wraz z ich uaktualnieniem, zawartym w rewizji G, rekomendowane jest usunięcie złota z:

- 95% powierzchni wyprowadzeń komponentów THT, pokrytych warstwą złota 2.54μm lub grubszą

- 95% powierzchni lutowanych komponentów powierzchniowych bez względu na ich grubość

- z powierzchni lutowanych terminali o grubości złotej powłoki 2.54μm lub grubszej

Mając na uwadze zapisy normy, usunięcie złota jest wymagane dla wszystkich urządzeń o wysokiej niezawodności w klasie 2 oraz 3.

Usunięcie złotej powłoki z komponentów może odbywać się na drodze podwójnego cynowania wyprowadzeń, gdzie cynowanie wstępne zwiększa rozpuszczalność złota, a cynowanie powtórne ‘zmywa’ je ostatecznie. Podwójne cynowanie lub lutowanie na fali dynamicznej może być stosowane celem usunięcia złotej warstwy przed przylutowaniem komponentu, natomiast brak tego etapu może przyczynić się do powstawania pęknięć lutu.  

Żródło: Nordson Select

Artykuł opublikowano we współpracy z firmą Amtest