陶瓷封装外壳镀金层变色原因分析及预防措施

一些陶瓷封装外壳在长时间放置或经过高温循环试验后会出现镀金层变色现象，影响外观和使用。

1.陶瓷封装外壳镀金层变色原因分析

研究人员对由氧化铝瓷体、钨金属化陶瓷、铁镍合金引线等构成的陶瓷外壳的镀金层变色现象进行原因分析，如下图所示，陶瓷外壳镀金层表面局部发红、发紫，甚至发黑。

图 陶瓷封装外壳变色现象

变色部位多出现在引线、封口环等与陶瓷焊接的部位，从焊接边缘开始向镀金层扩展。采用扫描电镜附带能谱仪分析外壳变色部位和正常部位镀金层的元素组成，结果显示，正常部位含有Au和C元素（C为干扰元素，可忽略）；变色部位除了Au和C元素外，还含有Ag。Ag的来源只有一个可能，即焊接用的银铜焊料。因此，变色与银铜焊料流散有关。

Ag和Cu都容易发生扩散和迁移，在一定温度和湿度条件下，二者会加快扩散并迁移至Au层表面，与空气中的Cl、S、O等元素发生反应生成黑色或红色化合物。所以陶瓷外壳在镀Au前一般会镀一层Ni，Ni镀层对焊料具有阻挡作用，可有效防止银铜焊料在镀Au层表面或内部发生扩散和迁移。但焊料流散边缘存在陶瓷、银铜焊料、镀层等多个接触界面，不可避免地会出现孔隙或其他缺陷，这些缺陷部位的Ni层往往不连续，阻挡作用差，甚至不能起到阻挡作用，Ag和Cu便通过这些缺陷迁移至Au层表面，并发生氧化和硫化，生成类似锈迹的色斑。

图 引线焊盘边缘的剖面结构

2.陶瓷封装外壳镀金层变色预防措施

①严格控制钎焊工艺参数，使焊料流散均匀、平滑，减少Ag和Cu的扩散和迁移；

②提高Ni过渡层的致密性，具体措施有改进电镀挂具设计，以及调整电镀时的电流密度、装载量、时间等参数；

③在外壳使用前及使用过程中，最好放置在恒温氮气柜中，避免湿热环境对外壳的影响。

来源：

路聪阁,任宇欣.陶瓷封装外壳镀金层变色原因及机理分析[J].电镀与涂饰,2022,41(9):654-656