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在MIL-PRF-38535中所列出的IC的引线镀层的原材料主要包括铁镍钴合金、铁镍合金、共烧金属、铜芯铁镍合金、铜芯合金、无氧铜等；工艺主要包含：热浸焊、镀锡铅、镀金、镀钯、镀金-钯、镀锡合金等方式。因此结合MIL-PRF-38535中的3.6.2.5和A.3.5.6.3中的内容，管脚与电镀工艺的组合种类至少37种以上，具体可以参见下表1 <引脚与镀层工艺关系图>
表1：引脚与镀层工艺关系图
虽然组合比较多，但可以看出管脚基本可以分为三大类，基材为铁的、基材为铜的和合金焊球类引脚。由于PCB板的基材以铜为主，铁与铜不如铜与铜的化学亲和力好，在芯片引脚中使用的相对较少；又由于焊球类没有基材，其结合性只与合金相关。因此我们接下来的讲解，将以铜芯引脚作为主要讨论的对象，并结合相关合金特性加以说明。
咱们先谈谈基材。刚刚说到铜不仅和铜的化学亲和力好，实际上铜和锡的化学亲和力也很好，并且在锡内的扩散也较快。经试验测定，铜在锡内扩散符合裴克扩散定律。在常温的扩散中铜向锡的扩散为主，扩散深度大，而锡向铜的扩散就相对少的多。而且由于铜向锡的扩散在常温下就可以进行，扩散的速度和温度成指数增加。但铜在熔融时的溶解却正好反过来。例如当铜浸入熔融的锡中首先会发生锡原子向铜结晶内扩散，当液态的锡扩散到固态的铜结晶里面后，会把铜原子的结晶破坏，从而使铜芯表层的铜向锡内溶解，在冷却后会形成Cu6Sn5。因此锡作为铜的焊料在高温和常温下，铜和锡都会扩散到另外一方，其材料特性就决定了它们的化学亲和性比一般的材料更加优秀。需要注意一点是：Cu6Sn5 虽然稳定性会高于纯铜，但其性脆，产生的IMC层又因为铜在常温下仍会向锡扩散的性质，焊点的可靠性是会随时间变化的。
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作者： 武鹏，公众号：海瑞航天无铅工艺中IMC的质量风险
说完了引脚基材，咱们再说说引脚的镀层。镀层大体分为镀金、镀银、镀锡（包含锡铅镀层）以及现在主流使用的复合镀层。
镀金
金的密度高，延展性好，作为引脚的保护层可以避免电镀层的开裂、耐氧化和腐蚀；虽然其化学性质不活泼，但可以被氯、氟等腐蚀溶解，因此又便于电装时助焊剂的去除。因此可作为引脚镀层优选的一种方式。但随着IC产量增大，黄金价格升高，导致引线的镀金层从原来的7~10μm缩减到了1~2μm以下。金电镀层是颗粒状附着在引线的基材上的，因此1~2μm的厚度，出现的针孔会非常多不能100%覆盖基体。如果遇到电镀后清洗不彻底或贮存环境潮湿还会形成微电池，造成引脚的电化学腐蚀，进而影响可焊性。
镀银
同样作为铜、金的同族元素，银的稳定性、延展性与铜的金属特性也很契合。银又比金的价格便宜，镀层会稍厚一些，发生针孔导致电化学腐蚀的可能性的风险会降低。但由于银会与大气中的硫发生反应，在银层表面形成黑色的硫化银膜，如果密封不当或有水汽进入，会导致电装时焊锡、助焊剂很难把其清除掉。不过，由于硫化银是黑色，与管腿的银白色反差大，倒是会比较容易通过目视检验在电装前分辨出来。
镀锡
镀锡一般分为纯锡和锡铅两种材质，纯锡在工艺上分为热涂法和电镀法。热涂法限于涂覆设备和工艺的影响，会产生偏芯问题，引脚涂层会有薄有厚，又由于锡锅中的Cu6Sn5随着加工次数的累积会越聚越多，两种因素一并考虑，导致涂层的厚度变差较大，会造成很严重的可焊性问题，因此已经不太推荐使用了。电镀涂覆可以很好地解决厚度均匀和Cu6Sn5的问题，相对是一个很好的解决方案。但是还需要注意，电镀涂覆的引线在经过长期的贮存，其中间的合金层仍然会持续增长，这样会使合金层的抗冲击性下降，容易造成焊接后的脱焊。
镀铅锡。为了改进镀纯锡的缺陷，人们在涂层中增加了铅。这样可以提高“抗高温性能”，降低锡氧化的消耗量。铅还能与水汽发生化学反应降低引脚的抗潮湿能力。但是在制程过程中因为要加入氟硼酸盐，这种物质毒性大，废水不容易处理；且近年来大多数国家开始重视铅的危害，在RoHS中也明令禁止对铅的使用，因此很多元器件也开始逐步停止使用这种涂覆工艺。
为了解决以上这些镀层的问题，人们通过不断的研究把单一镀层逐步转化为复合镀层，通过镀层间的功能区分和重组，使其解决了可焊性、氧化性、共晶性等多重需求，下一节我们将具体介绍复合镀层这部分内容。
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