工作環(huán)境對電子產(chǎn)品的某些功能如按鍵或開關(guān)等，其外露金屬皮膜區(qū)域的可靠度，將會對產(chǎn)品帶來某些程度的影響。由于此等區(qū)域并無綠漆或其它封膠類所保護(hù)，因而必須靠其本身能力以抵抗所處的腐蝕環(huán)境，例如高濕或污染性氣體等。板面各種互連點(diǎn)遭到腐蝕后可能會導(dǎo)致斷路或短路，對整體組裝成品而言，電路板最終皮膜已成爲(wèi)重要的課題。就長期可靠度而言，該等皮膜還可做爲(wèi)金屬相互擴(kuò)散的屏障層，以保護(hù)底銅墊在高溫中不致氧化。焊接后銅面所生成的介金屬（IMC） ，對于介面間所出現(xiàn)熱脹系數(shù)（CTE）之不匹配（Mismatchs ），也可扮演一種緩衝的角色，而不致造成硅晶片的拉裂。但此種IMC其本身最好也不要具有脆性（Brittleness）而使得銲點(diǎn)強(qiáng)度會更好。
一、介面磷量增多的分析
利用錫銀銅無鉛銲料分別在中磷（8.0 wt%)與高磷（11.2 wt%）的ENIG表面上進(jìn)行焊接，然后再深入觀察其IMC的生長情形。下圖9是在微切片截面所標(biāo)示的紅線，是用以說明SEM所掃描的路徑，右圖即爲(wèi)紅色掃描上所測到磷含量變化的圖示。

圖1、從中磷化鎳層銲點(diǎn)微切片截面上見到SEM放大35000倍的畫面

圖2、從高磷化鎳層銲點(diǎn)微切片截面上見到SEM放大35000倍的畫面
并從下表1整理的數(shù)據(jù)可見到，在化鎳本層與IMC之間，其某些暗色區(qū)域即表磷含量已增多的富磷區(qū)，以及焊接前后磷量變化的比較。
表1、焊接前后化鎳層IMC介面間其磷量變化的比較

此等介面某些局部區(qū)間其磷量增多之機(jī)制有二 ，即：
（一）、當(dāng)磷鎳合金層浸入金水進(jìn)置換反應(yīng)時(shí)，其中純鎳部份在快速溶入金水而黃金沉積之際，致使剩下無法溶解的磷量，于其介面間也就相對的增多了 。
但當(dāng)高磷的化鎳表面浸入金水時(shí)，由于其抗蝕性較強(qiáng)，使得受到金水的攻擊而產(chǎn)生的置換反應(yīng)也爲(wèi)之變慢，以至所沉金之層厚度也較抗蝕性不強(qiáng)的中磷鎳來的較薄。
此現(xiàn)象可從相同操作條件之中磷鎳層（8 wt%))表面金厚0.08μm ，與高磷鎳層(11.2 wt%)的金厚0.05μm的對比，即可完全明瞭。
從前文化鎳浸金(ENIG)皮膜的測試中所整理的資料中可看出，一般常規(guī)條件下其金層厚度的范圍是0.05 — 0.08μm，至于其磷量的增多則尚不到1%。然而在晶界附近易遭攻擊區(qū)，其磷量的增多卻可達(dá)4%以上。故知耐蝕性較強(qiáng)的化鎳層，其浸金反應(yīng)后介面局部"磷量增多"的趨勢也將爲(wèi)之減緩。
（二）、介面磷量下游再次之增多是發(fā)生在焊接反應(yīng)中，也就是當(dāng)高溫液錫溶化純鎳而形IMC之際，鎳走了所留下的磷量自然就會相對增多。此時(shí)若化鎳層的抗蝕性較強(qiáng)者，其介面局部磷量增多的趨勢也將變小。
由此可得知11.2 wt%的高磷化鎳層，其焊后介面磷量增多的現(xiàn)象也就不是很明顯。人們當(dāng)然可以解釋成系抗蝕性變強(qiáng)之故，但事實(shí)上除了化學(xué)反應(yīng)的行爲(wèi)之外，高磷化鎳層還具有表面較平坦的物理特質(zhì)，從SEM的放大畫面上可清楚見到高磷鎳面要比中磷者更爲(wèi)平坦，于是在焊接反應(yīng)中所提供的接觸面積也就較小，進(jìn)而令純鎳溶走的趨勢不免爲(wèi)之減弱。此種物理現(xiàn)象的解釋更可以從TC試驗(yàn)后，IMC增肥增厚之結(jié)構(gòu)方面再度獲得印證。
此刻可再回到推球試驗(yàn)其"推球與伸長"的曲線差異，從其曲線良性平緩下降與不良脆性陡直下降的比較看來， 也必然是出自IMC結(jié)構(gòu)差異所致。高磷者焊后介面不一定就會出現(xiàn)磷量增多的現(xiàn)象。以11.2 wt%高磷鎳層的焊接而言，其介面"磷量增多"的數(shù)字，尚不致對可靠度造成影響。反之中磷8 .0wt%者其"推球與伸長"試驗(yàn)在推力方面，的確出現(xiàn)很大的不良變化。
二、打線后抗拉脫強(qiáng)度的比較
（一）、打鋁線的強(qiáng)度
此種拉力試驗(yàn)總共做了50次。曾就ENIG中5μm厚的化鎳層，所得含磷量的變化頗大約在4.2 — 11 .6wt%之間， 其中之中磷鎳層〈4.2 ， 7.7 ， 8.0 wt%〉其金層厚度尚可保持在0.08μm；但高磷鎳層〔10.1與11.6 wt%〕者所得金層厚度卻只有0.05μm。
原裝的ENIG試樣或155℃高溫老化4小時(shí)后的試樣，打線后3個(gè)標(biāo)淮差的平均拉力均可達(dá)到9.5cN(±0.75 cN)，且不受磷含量的影響。此種數(shù)値早已超過MIL-STD-883C中2011法所要求及格標(biāo)淮的4cN 。

圖3、電路板強(qiáng)度測試打鋁線的強(qiáng)度
（二）、打金線的強(qiáng)度
此種拉力試驗(yàn)總共做了60次，所採用之兩類試樣分別是電鍍鎳金，與高磷化鎳浸金（ENIG)，是刻意用電鍍鎳金當(dāng)做ENIG的老化或原裝試樣對比用的參照試樣。兩者打線前的金面都經(jīng)過電漿清潔。ENIG原裝試樣中的含磷量爲(wèi)11.2 wt%。電鍍鎳金所得的平均拉力爲(wèi)13.9 cN ，而未經(jīng)電漿清潔的高磷ENIG層其平均拉力竟達(dá)14.1 cN。至于未經(jīng)電漿清潔的電鍍鎳金表面，其平均打線拉力卻只有13.3 cN而已。
經(jīng)過電漿清潔的電鍍鎳金表面，其所測得"3個(gè)標(biāo)淮差的平均値"（X-3S，已可函蓋各種拉力測試値的99.73%在內(nèi)）爲(wèi)10. 01 cN，而高磷ENIG未經(jīng)電漿清潔之表面， 其平均拉力亦達(dá)9.9 cN，但未清潔的電鍍鎳金表面其拉力卻只有8.8 cN的低値而已。

圖4、電路板強(qiáng)度測試打金線的強(qiáng)度
三、結(jié)論
（一）、 當(dāng)高磷鎳的金層爲(wèi)0.05μm時(shí)，其打線能力竟可等于中磷者的0.08μm金層。原因之一是高磷鎳面的金層系屬緻密而疏孔較少的黃金層，還因高磷鎳層之抗蝕能力較好，以致不易出現(xiàn)氧化之故。
（二）、—旦ENIG中的鎳層與金層的厚度起伏不定時(shí)，即表可能會出現(xiàn)脆裂的行爲(wèi)。其中尤以鎳層變薄與金層增厚處，其脆裂性最爲(wèi)明顯，但在高磷ENIG的皮膜中，即使鎳層厚度不足處也不致存在脆裂的后患。
（三）、經(jīng)過電路板焊接與可累積應(yīng)力的熱循環(huán)試驗(yàn)后，高磷的ENIG皮膜均不易發(fā)生脆裂。且經(jīng)1000次TC后也未對高磷銲點(diǎn)的強(qiáng)度產(chǎn)生不利。高磷所測得"推球與延伸長度"的數(shù)據(jù)也相當(dāng)穩(wěn)定，但中磷者經(jīng)過1000TC后所得到的數(shù)據(jù)，比起原裝者已顯得相當(dāng)分散。
（四）、將電路板焊接與TC后脆裂的試樣再經(jīng)微切片的觀察分析，發(fā)現(xiàn)中磷ENIG的推球開裂位置都是集中在IMC的附近，但高磷者的開裂則多半發(fā)生在球體的本身，并還可看到兩者的IMC并不相同。
（五）、對高磷ENIG而言，其浸金反應(yīng)與焊接反應(yīng)后，在介面所造成"磷量增多"的不良效應(yīng)，比起中磷ENIG來約可減少30%。此種發(fā)現(xiàn)與先前所認(rèn)定之"介面總磷量"并非關(guān)鍵因素；反倒是主鎳層中與"磷量多"區(qū)，其兩者磷量的差異才是關(guān)鍵的說法，也得以相互吻合。
（六）、 至于打鋁線而言，其強(qiáng)度既未受鎳層中磷量的不同的影響，也未受原裝ENIG或155℃軔化4小時(shí)的不同而有所差異。而且高磷ENIG打金線的能力也非常好，其金層厚度卻只有電鍍鎳金層的十分之一而已。此種發(fā)現(xiàn)將來還會再深入加以硏究。
由上述可以量測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可知，高磷ENIG的好處甚多。爲(wèi)了良好的銲點(diǎn)完整性，以及打鋁線或打金線的優(yōu)異效果起見，所使用的高磷ENIG ，其化鎳厚度應(yīng)到達(dá)5.5μm左右，其含磷量范圍亦需維持在9.5-13 wt%之間，而金層之厚度則只需0.05 μm即可。

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