一些陶瓷封裝外殼在長時間放置或經過高溫循環(huán)試驗后會出現(xiàn)鍍金層變色現(xiàn)象，影響外觀和使用。
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1.陶瓷封裝外殼鍍金層變色原因分析
研究人員對由氧化鋁瓷體、鎢金屬化陶瓷、鐵鎳合金引線等構成的陶瓷外殼的鍍金層變色現(xiàn)象進行原因分析，如下圖所示，陶瓷外殼鍍金層表面局部發(fā)紅、發(fā)紫，甚至發(fā)黑。
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圖 陶瓷封裝外殼變色現(xiàn)象
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變色部位多出現(xiàn)在引線、封口環(huán)等與陶瓷焊接的部位，從焊接邊緣開始向鍍金層擴展。采用掃描電鏡附帶能譜儀分析外殼變色部位和正常部位鍍金層的元素組成，結果顯示，正常部位含有Au和C元素（C為干擾元素，可忽略）；變色部位除了Au和C元素外，還含有Ag。Ag的來源只有一個可能，即焊接用的銀銅焊料。因此，變色與銀銅焊料流散有關。
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Ag和Cu都容易發(fā)生擴散和遷移，在一定溫度和濕度條件下，二者會加快擴散并遷移至Au層表面，與空氣中的Cl、S、O等元素發(fā)生反應生成黑色或紅色化合物。所以陶瓷外殼在鍍Au前一般會鍍一層Ni，Ni鍍層對焊料具有阻擋作用，可有效防止銀銅焊料在鍍Au層表面或內部發(fā)生擴散和遷移。但焊料流散邊緣存在陶瓷、銀銅焊料、鍍層等多個接觸界面，不可避免地會出現(xiàn)孔隙或其他缺陷，這些缺陷部位的Ni層往往不連續(xù)，阻擋作用差，甚至不能起到阻擋作用，Ag和Cu便通過這些缺陷遷移至Au層表面，并發(fā)生氧化和硫化，生成類似銹跡的色斑。
圖 引線焊盤邊緣的剖面結構
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2.陶瓷封裝外殼鍍金層變色預防措施
①嚴格控制釬焊工藝參數(shù)，使焊料流散均勻、平滑，減少Ag和Cu的擴散和遷移；
②提高Ni過渡層的致密性，具體措施有改進電鍍掛具設計，以及調整電鍍時的電流密度、裝載量、時間等參數(shù)；
③在外殼使用前及使用過程中，最好放置在恒溫氮氣柜中，避免濕熱環(huán)境對外殼的影響。
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來源：
路聰閣,任宇欣.陶瓷封裝外殼鍍金層變色原因及機理分析[J].電鍍與涂飾,2022,41(9):654-656
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