（3）不熔也不溶镀层：焊接温度下镀层金属既不熔化，也不溶于焊料中，如Ni、Fe、Sn-Ni等。

4.可焊性镀层的可焊性评估1）影响镀层可焊性的因素影响可焊性镀层可焊性的因素有：镀层本身的性质、厚度、施镀方法、表面涂敷、存放时间和环境、焊接工艺条件（焊料和助焊剂、焊接参数和工艺方法）等。归纳起来如下。（1）基体金属镀层表面被氧化。●引线涂敷后未能彻底清洗，表面可能有氯离子、硫化物等酸性残留物。这些残留物质与空气中的氧和潮气接触后就会使镀层表面氧化。Sn或Pb的氧化物熔点非常高，如PbO熔点为888℃；PbS熔点为1 114℃，SnO2熔点为1127℃。Sn、Pb等的氧化物在正常焊接温度下不能熔解，形成有害的物质覆盖在镀层的表面上，从而导致引线可焊性劣化。●即使表面清洗干净的引线如果储存条件不良，长时间置放在潮湿空气中或含有酸、碱等物质的有害气体中，引线表面镀层金属也会发生氧化，使引线表面出现白点或发黄、发黑。（2）引线基体金属表面处理不良。引线涂敷前某些金属表面有金属氧化物或油脂等时，这些物质会使金属镀层与基体金属结合力下降，造成虚焊和脱焊。（3）引线镀层不良。镀层太薄或镀层不连续或疏松、有针孔，会影响引线的储存性能，使可焊性劣化。在Cu表面镀Sn、SnPb合金，能防止Cu氧化。但由于镀层疏松有针孔，使基体Cu表面与空气之间产生了通道，从而导致下述后果：●大气中的氧和潮气通过镀层中的针孔与基体金属表面接触，使基体金属氧化和腐蚀。●由于Sn、Pb的标准电极电位都比Cu负,是阴极性镀层，当潮气通过镀层中的针孔与基体金属表面接触时便形成一个微电池，镀层金属Sn或SnPb合金将被腐蚀。2）金属扩散层的影响在电镀中镀层Sn和SnPb合金与基体金属Cu表面是原子结合，而热浸涂层Sn和基体金属Cu之间存在Cu6Sn5化合物。这种化合物能使镀层Sn黏附在基体金属上，但随着时间增长，基体金属Cu和镀层金属Sn之间继续扩散，合金层生长过厚就有可能生长出极薄的Cu3Sn化合物，这将降低可焊性，影响焊接强度。

5.引脚可焊性镀层对焊接可靠性的影响1）Au镀层（1）镀层特点。该镀层有很好的装饰性、耐蚀性和较低的接触电阻，镀层可焊性优良，极易溶于钎料中。其耐蚀性和可焊性取决于有否足够的镀层厚度及无孔隙性。薄镀层的多孔隙性，易发生铜的扩散，带来氧化问题而导致可焊性变差。而过厚的镀层又会造成因Au的脆性而带来不牢固的焊接头。许多公司将ENIG Ni/Au用做表面涂层，并获得了成功。然而，在将ENIG Ni/Au涂层与BGA结合起来使用时，有时其结果是不可预见的。最近几年出现两种失效模式：●第一种失效模式是不润湿或半润湿，这种现象被称为“黑色焊盘”；●第二种失效模式是与机械应力相关的层间开裂。（2）镀层厚度。焊接用镀金层是24k纯金，具有柱状结构，有极好的导电性和可焊性。其厚度：1级：0.025～0.05μm；2级：0.05～0.075μm；3级：0.127～0.254μm。2）Ag镀层（1）镀层特点。Ag在常温下具有最好的导热性、导电性和焊接性，除硝酸外，在其他酸中是稳定的。Ag具有很好的抛光性，有极强的反光能力，高频损耗小，表面传导能力高。然而，Ag对S的亲和力极高，大气中微量的S（H2S、SO2或其他硫化物）都会使其变色，生成Ag2S、Ag2O而丧失可焊性。Ag的另一个不足是Ag离子很容易在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移，使材料的绝缘性能劣化甚至短路。（2）化学镀Ag。化学镀Ag层既可以焊接，又可“绑定”（压焊），因而普遍受到重视。化学镀Ag层本质上也是浸Ag。Cu的标准电极电位为φ oCu+/Cu=0.51V，而Ag的标准电极电位为φ oAg+/Ag=0.799V，因而Cu可以置换溶液中的Ag离子而在Cu表面生成沉积的Ag层。3）Ni镀层（1）镀层特点。Ni有很好的耐蚀性，在空气中容易钝化，形成一层致密的氧化膜，因而它本身的焊接性能很差。但也正是这层氧化膜使它具有较高的耐蚀性，能耐强碱，与盐酸和硫酸作用缓慢，仅易溶于硝酸。焊接件镀Ni主要是防止底层金属Cu向表层Au层扩散。实际上它是充当一层阻挡层，故要求镀Ni层的应力要低，并且与Cu和Au层之间结合力要好。（2）镀层厚度。Ni镀层分下述两种。●半光亮Ni：又称低应力Ni或哑Ni，低应力Ni宜于焊接或压接，通常作为板面镀金的底层；●光亮Ni：做插头镀金的底层，根据需要也可作为面层，光亮Ni层均匀、细致、光亮，但不可焊。镀Ni层应具有均匀致密、孔隙率低、延展性好的特点，用于焊接和压接时适宜采用低应力Ni。镀层厚度（IPC-6012规定）：不低于：2～2.5μm。打底：1级 2.0μm；2级 2.5～5.0μm；3级 ≥5.0μm。4）Sn镀层Sn不仅怕冷，而且怕热。在温度低于13.2℃时发生相变，由β相（白锡）演变为α相（灰锡），即发生锡瘟现象。而在161℃以上时，白锡又转变成具有斜方晶系结构的斜方锡。斜方锡很脆，一敲就碎，展性很差，叫做“脆锡”。白锡、灰锡、脆锡是锡的3种同素异性体。（1）镀层特点。镀Sn在钢铁上属于阴极镀层，只有其镀层无孔隙时，才能有效地保护钢铁免受腐蚀。不同的工艺方法获得的镀层，其焊接性能也是不同的，如表2所示。

表2

镀暗Sn层外观呈无光泽的灰白色，其焊接性能比光亮镀Sn层好，但它不能抵抗手汗渍的污染。镀暗Sn层经热熔后，其可焊性最好，抗手汗渍污染能力也大为提高。光亮镀Sn层焊接性能好，且在工序传递及储存过程中有很好的抗手汗渍和其他污染的能力。但由于有机添加剂的存在，在加热时会放出气体，造成焊缝中出现气泡、裂口等缺陷，影响焊点的可靠性。（2）镀层厚度。Sn容易与Cu生成金属间化合物，这种金属间化合物可焊性不良。但一定量的金属间化合物是润湿的标志。故Sn镀层中应该有一部分用于金属间化合物的生成，而镀层的表面为氧化膜所占用，剩余部分才可用于改善可焊性。因此，通常镀Sn层厚度为8～10μm。5）Cu镀层Cu是一种优良的可焊性镀层，只要它的表面是新鲜的，或者采取了有效的保护而没有氧化或腐蚀。细晶粒的镀层比粗晶粒镀层具有更好的可焊性。6）Pd镀层化学浸Pd（钯）是元器件引脚的理想Cu-Ni保护层，它既可焊接又可“绑定”（压焊）。可直接镀在Cu上，因Pd有自催化能力，镀层可以增厚，其厚度可达0.08～0.2μm。它也可镀在化学Ni层上。Pd层耐热性高、稳定，能经受多次热冲击。由于Pd价格高于Au，故在一定程度上限制了它的应用。随着IC集成度的提高和组装技术的进步，化学镀Pd在芯片级组装（CSP）上将发挥更有效的作用。

7）SnPb镀层●SnPb合金镀层在PCB生产中可作为碱性保护层，对镀层要求是均匀、致密、半光亮。●SnPb合金熔点比Sn、Pb均低，且孔隙率和可焊性均好。只要含Pb量达到2%～3%就可以消除Sn“晶须”问题。●在PCB上电镀SnPb合金必须有足够的厚度，才能为其提供足够的保护和良好的可焊性。MIL-STD-27513规定，SnPb合金最小厚度为7.5μm。此规定由美国宇航局提出，并得到美国空间工业的公认。英国锡研究所提供的报告中也指出SnPb合金镀层的最薄厚度为7.5μm。●普通SnPb合金镀层结构是薄片状的，有颗粒状暗色外观，镀层多针孔。这种镀层在加工过程中易变色而影响可焊性。经过热熔（红外热熔或热油（甘油）热熔）后，即可得到光亮致密的涂层，提高了抗腐蚀性，延长了寿命。热熔还可使SnPb合金镀层中的有机夹杂物受热逸出，可减少波峰焊接时气泡的产生。●热熔时，Cu、Sn间会生成一层薄的金属间化合物，这是润湿所必需的，但其量必须合适，才能确保良好的润湿性，如果量大反而有害。温度越高，时间越长，越有利于金属间化合物的生长，耗Sn就越多，这样就可能造成靠近金属间化合物的钎料层附近出现富铅相，导致半润湿。8）SnZn镀层Sn、Zn都广泛用于钢铁的防腐蚀上，但它们的防腐蚀机理不一样。Sn是比钢铁更贵的金属，故它是一种阴极镀层，钢铁只有通过Sn镀层的孔隙才能形成腐蚀微电池，故锈蚀出现在孔隙处。Zn是比钢铁更贱的金属，它是通过自身的阳极腐蚀来保护钢铁的。SnZn合金镀层兼备了Sn、Zn两金属的优点，而弥补了它们的缺点。该合金镀层不仅具有很高的耐腐蚀性（75%Sn/25%Zn），可焊性很好（10%Sn/90%Zn），而且不会形成“晶须”。镀层为银白色，具有镜面光泽，成本低，在电子产品中可用于代替Ag镀层。9）镀SnCe合金镀锡层有生长晶须的危险，其倾向随Sn浓度的提高、内应力的增加而增加。Sn还有结构变异，低温产生锡瘟。Sn与Cu有互相渗透生成Cu6Sn5合金扩散层的倾向，过厚的合金层熔点高而脆，影响可焊性。SnCe合金所得到的镀层亮度高，抗蚀，改善可焊性，能细化晶粒，改善镀层。然而在镀层中还几乎测不到Ce。这种镀层能防止基体Cu与Sn的相互扩散，镀层化学稳定性好，抗氧化能力强，可焊性稳定。10）其他无氟、无Pb的Sn基合金无Pb合金的可焊性镀层已投入生产的有Sn/Cu（Cu0.3%），用于电子引线电镀可获得光亮和半光亮镀层。几种无Pb镀层的性能比较如表3所示。

表3