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元器件在长期存放过程中，各种镀层金属表面的可焊性均会恶化，而且这种恶化是随着储存期的增加而增加的，如表2.6和图2.25所示。
表2.6 不同镀层金属和结构储存可焊性
图2.25 不同储存条件下可焊性
出现上述现象的原因是：
① 金属表面接触空气中的氧气、水分、在个别场合还会有SO 2 气体、盐雾气之类的腐蚀性气体，生成氧化膜和氯化膜，使金属镀层的可焊性不断劣化；
② 上层镀层与基体金属之间，两种金属原子的扩散形成的金属间化合物，使镀层有所降低，从而使表面可焊性下降。例如，将镀 Sn 导线暴露在 155℃温度下进行加速老化，就会在基体Cu和镀层Sn之间形成铜锡金属间化金物的界面层，此界面层持续16小时作用后，其厚度将增至2μm。这对于镀层较薄或偏心的镀Sn 引脚而言，可想而知会把镀Sn层完全消耗掉，或者将引脚周围的一部分消耗棹，从而在引脚表面上露出金属间化合物界面，这样的表面是很难焊接的。因此，国际锡金属研究协会研究了镀Sn层和基体金属之间的相互扩散情况后，提出在镀Sn层和基体金属间引进一层阻挡层以延缓金属间化合物的生长速度。
当然在室温下也会形成界面合金层，但是由于这个过程进行得非常缓慢，其厚度经常都不会超过1μm。因此，尽管长期存放，可焊性也不会明显改变。
只有那些在老化处理后仍保持良好可焊性的元器件引脚，才能经得起在室温下长期储存而可焊性不会有明显的下降。因此，为了使元器件买方能用加速老化的方法来检查储存后的元器件的可焊性，人们想出了各种加速老化的处理办法，作为鉴定保管期间可焊性历时变化的参考。
1.国际电工委员会推荐的老化方法
为筛选一种最适宜的加速老化处理方法，以断定那些具有代表性的镀层经长期存放后可焊性的好坏。国际电工委员会推荐的老化方法中，包括1小时和4小时的蒸汽老化，155℃、16小时的高温老化和10天的恒定湿热老化等几种。湿热老化和蒸汽老化的主要影响是表层氧化和腐蚀，而155℃的高温老化除了使基体金属表层氧化之外，还将大大加速Cu-Sn合金层的形成。显然高温老化对可焊性的影响最为严重，其次是10天的湿热老化和4小时的蒸汽老化。对于1小时的蒸汽老化，按照美国军标MIL-STD-202F中试验方法208D中的规定，至少相当于具有各种退化效应的综合储存条件下6个月的自然老化量。
对于评定长期储存的导线端头可焊性在155℃下加速老化16小时的方法不适合于快速测定。若一定要在155℃下做模拟试验，只要加速老化4小时便足够了。
2.日本土肥信康等人的研究试验结论
日本土肥信康等人通过研究试验则认为：
① 与加热（150℃、1小时）处理、亚硫酸气体（25℃、90%RH、SO 2 浓度为2000×10 -6 、5小时）和盐雾（35℃、5%NaCl水溶液喷雾、5小时）处理等方法相比，蒸汽老化（90%RH、100℃、3～24 小时）是一种条件极为苛刻的加速老化处理方法，它能模拟所有使镀层可焊性恶化的因素，而且使用的设备相对简单，重复性良好，认为是最适宜的加速老化处理方法。
② 对现今电子工业领域中的各类可焊性镀层，为鉴定其长期保管的可焊性，可采用试验条件控制精确度良好的可焊性试验方法，再加上能囊括所有影响可焊性恶化因素的蒸汽老化处理方法二者的并用。
3.国内电子业界的试验建议
国内工业部门也有人通过试验后认为：镀层可焊性在自然储存后的变化，通常可通过下述两项等效加速试验来进行模拟。
1）蒸汽加速老化试验
蒸汽加速老化试验是把样品悬挂在沸腾的蒸馏水表面上，距离水面为25±5mm，上方，老化时间≥2h。据有关资料称，蒸汽加速老化试验2小时的可焊性劣化程度与无工业气体的储存室中无包装自然储存25个月后的可焊性是等效的。显然要预测2年后引线的可焊性，只需进行2小时的蒸汽加速老化即可。
2）稳态湿热加速老化试验
稳态湿热加速老化试验是把样品放入潮湿箱中，温度为40℃，相对湿度为93±3%RH，老化时间根据使用要求确定。稳态潮湿老化10天和无工业气体的储存室中无包装储存25个月后的可焊性是等效的。
1.可焊性测试的意义
在IPC标准中，可焊性定义为“金属被焊料润湿的能力”。而润湿作用的广义定义为“在基材上形成一层相对均匀、平滑、无裂缝黏附着的焊料薄膜”。
可焊性鉴定很难避免主观因素，早期的测试仪几乎无法避免主观上带来的误差，测试速度也慢，不能适应高产量的生产技术要求。因此，在此期间美国的生产技术是以一定的废品率作为适应大量生产为代价的，可焊性的测试技术一直停滞不前。然而，由于目前劳动力费用持续走高，加上高密度组装产品价格昂贵，废品损失费高，可靠性问题也越发突出，因而减少焊接故障率已到了不容忽视的地步。从而使得曾经只是欧洲人所关心的可焊性测试在美国变得更为重视了。这种发展趋势由于技术上的不断进步（加快测试速度，减少主观影响）而不断增长。
2.焊接过程中与可焊性相关的物理参数
可焊性可通过与焊接工艺中相互关联的若干物理参数来评定。这些性能通常包括润湿角、漫流面积、漫流速度、毛细扩散和上升、润湿时间、焊后的表面光整度等来综合评估。
可焊性测试的目的：从产品质量管理角度出发，建立起对元器件供应商确保产品质量的一种手段和责任。以大幅度消除焊接缺陷，降低产品的返修率，提高生产效率，降低制造成本。
3.可焊性测试、方法及标准化的变迁
1）可焊性和可靠性
评价可焊性的内涵包含下述三个方面的约定：
① 熔化焊料对基体金属的润湿性；
② 焊料和基体金属的接合性；
③ 接合部的可靠性。
上述三个约定中，①是表述可焊性的一项最重要的内容。一般来说润湿性好接合性也好，然而润湿性好不一定就说明焊接部的可靠性就高。例如，以Sn基焊料焊接Au系基体金属就是一个典型例子。
由此可以定义：容易润湿母材，而且还能获得机械强度好的接合部，这时的焊料或母材才是可焊性好的焊料或可焊性好的母材。
可焊性和焊接接合部的可靠性之间有着密切的关系，在通用情况下可焊性好的其焊接接合部的可靠性也高，因而焊接接合部的可靠性可由母材的可焊性的定量测定来评价。然而高可靠性的接头是由可焊性好的母材，焊料及助焊剂等综合要素来获得。正是由于可焊性是受母材、焊料、助焊剂、焊接条件（温度、时间）等参数的综合影响，因而只有对这些影响参数一一作出定量评估，才有可能对整体的可靠性作出客观的评价。
2）可焊性测试方法的分类
可焊性的评估方法，有多种方法和方案，综合起来可归纳如图2.26所示。
图2.26 可焊性测试方法分类
（1）扩展试验。
扩展试验法是通过熔融焊料在母材上的扩展性能来评价的一种方法，它是通过对扩展面积、扩展率和接触角等参数的测定来描述的。
① 扩展面积法（JIS-Z-3197）。
它是在规定的焊料量和特定的工艺条件下，通过测定该定量焊料在母材上的扩展面积的大小来评定的，扩展的面积越大可焊性越好。
本法不需要特别的试验装置，具有简单而且只需要定量的焊料就能进行可焊性的定性评估等优点。它也能用于助焊剂的性能试验。
② 扩展率法（ASTM-B-545）。
扩展率法是通过一定量的焊料球在母材上的扩展率来评价的，如图2.27所示。
图2.27 扩展率法
扩展率的定义为
式中 H——扩展后焊料中心高度（mm）；
D——试验用焊料球的直径（或计算直径）（mm）。
一般D=1.24V 1/3 ，其中V为焊料的体积。
与扩展面积法相地，扩展率法具有定量的特点。但在焊料扩展不均匀的情况下，H的测定较困难。
ASTM规定的试验温度为-250～+250℃
③ 接触角（θ）法。
焊料润湿接触角（θ）的测定是在扩展试验样品的中心沿扩展面的垂直方向进行切片，再采用显微镜摄影来直接测定。也可利用焊料的扩展情况，用图 2.28 所示的球的一部分来简化模拟，并按下式来间接求得：
式中 h——扩展焊料的高度；
x——扩展焊料（圆形）的半径。
测试的接触角（θ）越小，表明焊料的扩展性越好，即可焊性越好。
（2）界面张力测定试验。
界面张力测定试验也有叫成润湿测力试验的，它是基于对母材和焊料之间相互作用的界面张力来测定可焊性的，目前应用最广的界面张力测定方法是弯月面平衡法（MIL-P-55110A）。弯月面法是测试PCB导体表面可焊性的一个方法。它是定量并能直接记录焊料润湿过程的唯一方法，而且还能被应用于对可焊性试验过程中的种种润湿现象进行解析。这种测定法的装置外观如图2.29所示。
图2.28 接触角测定简化模型
图2.29 界面张力测定法装置
弯月面法试验装置如图2.30所示。试验样品和所用夹具如图2.31所示。
图2.30 弯月面法试验装置
图2.31 弯月面法试验样品和所用夹具
测试方法是将试验样品安装在夹具上再浸渍熔融焊料，试验样品的导体面位于夹具中央部孔的上面，焊料通过夹具中央的孔向试验样品导体表面扩展，再根据焊料的润湿情况来评估。
界面张力试验测试原理如下。
将试验样品浸渍在熔融焊料槽中时，由于浮力作用以及在试验样品，焊料和助焊剂界面上的各种表面张力的作用，试验样品受到一个合力。如果记录到这些力的合力就能够反映出弯月面的特征，因而能够反映出接触角的特征，从而也就能够反映出可焊性的优劣。
由于弯月面平衡法能够定量地测定这些力随时间的变化关系，因而也就可以间接地获得接触角θ随时间的变化关系，从而将和焊接过程相关联的现象定量地描述出来。
该测量法的原理，如图2.32所示。
把试验样品（板或线）的一端浸入熔融焊料中，正确地测定由于焊料润湿作用在试验样品上的附着张力随时间的变化规律，即作用在试验样品上的润湿力，如图2.33所示。
图2.32 界面张力测定法测试原理
图2.33 焊料在测试样品上的润湿力
附着张力方向是指向下方的，而母材受到的浮力是朝上的，此二力的差可表示成下式：
式中 F——作用在试验样品上的力（润湿力）；
r lf ——焊料的表面张力，焊料和助焊剂的界面张力；
θ——接触角；
r——试验样品的半径；
ρ——焊料的密度；
g——重力加速度；
h——浸渍深度。
如果把试验样品从浸入熔融焊料中到提升出来，则F随时间和接触角的变化关系如图2.34所示。
图2.34 F随时间和接触角的变化关系
试验结果解析如下。
① 曲线形状。
关于弯月面法的典型的润湿曲线如图2.35所示，其润湿过程可分为三个阶段。
● 第一阶段（a—c）：润湿尚未到开始的时间（试验样品受浮力等所形成的斥力作用）。
● 第二阶段（c—f）：润湿进行时间（随着润湿的进行，接触角减小，润湿力增加）。
● 第三阶段（＞f）：润湿力达到最终值。
图2.35 弯月面法的典型的润湿曲线
在图2.34中，可以看出：
● 时间a点：试验样品进入焊料槽（受到由浮力和表面张力的垂直分量形成的斥力作用）。
● 时间b点：试验样品进入钎料槽的终点，最大斥力。
● 时间c点：润湿开始（由于表面张力垂直分量的变化，作用于试验样品上的斥力逐渐被引力代替）。
● 时间d点：零交时间t d （斥力和引力达到平衡）。
● 时间e点：润湿力变化达到F w 的2/3的时间t e ，即F e =（2/3）F w 。
● 时间f点：润湿力达到最大变化值F w 的时间t f 。
● 时间g点：力达到均衡。
● 时间h点：试验样品开始离开焊料槽。
● 时间i点：试验结束。
② 在润湿面线上最主要的特征数据：
● 润湿力为零的时间（零交时间t 0 ）；
● e点时间（即润湿力变化达到
的时间
；
● 润湿力变化达到最大值（F
w
）的时间
；
● 力达到均衡值（F）的时间。
在润湿曲线上通常是根据设定的零交时间（t 0 ）和F w 来测定F值和达到F w 的时间。例如，MIL-STD-883B标准规定取F w =300dyne/cm，t d 为0.59s，t e ≤1s。
对于电子业界批量焊接组装的元器件，要求从t a 到t d 的时间≤1s。
③ 图形曲线的陡度评估。
图形曲线的陡度就是指从润湿开始到润湿力变化达到最大值这一过程中曲线的斜度，也就是说从t d 到t f 这一时间段润湿力的变化速率。
如图2.36所示，从浮力的最大点（t b ）到润湿力变化的最大值F w 的变化是呈如下指数函数规律增加的，即
式中 F t ——以最大浮力时间t b 作为起点，润湿力随时间t的变化；
F w ——润湿力的最大变化值；
τ——时间常数。
从上式可知，当t=τ时，则
显然τ越小，曲线越陡，可焊性越好，如图2.37所示。
图2.36 浮力的最大点（t b ）到润湿力变化的最大值
图2.37 润湿力随时间变化
（3）毛细管浸透试验。
毛细管浸透试验是基于熔融焊料由于毛细管作用，对母材间缝隙而形成的浸透现象。根据其浸透距离（垂直上升的高度）来进行评估的。其试验的示例形式，如图2.38所示。
图2.38 毛细管浸透试验示例
（4）浸渍试验法。
① 垂直浸渍法。
该法是以表面张力和毛细作用力共同对浸入熔融焊料中的试验样品的作用力为基础。当试验样品浸入时，这两种力随时间而变化。起初，垂直浸入的试验样品引起表面一起向下，表面张力以一个可以测出的力阻止试验样品浸入。当试验样品润湿时，形成的弯月边缘即转换方向，最终在试验样品的表面升高，此时试验样品上的作用力也改变了方向，趋势是将试验样品往下拉。测试仪器测量并记录这些变化的力对时间的函数关系。
此法由于涉及的力较小，故它适合于比较小的试验样品。该测试装置的外观结构，如图2.39所示。
图2.39 转动浸渍试验法测试装置的外观结构
② 回转浸渍法（BS4025）。
转动浸渍法装置的原理结构，如图2.40所示。
图2.40 转动浸渍法装置的原理结构
它是将试验样品安装在旋转杆上，试验样品的一个面沿水平方向浸渍熔融焊料，以目视比较的方式评估可焊性的。它适用于PCB金属化孔的可焊性检测。
（5）润湿时间测定法。
润湿时间测定法是通过测定焊料对母材均匀润湿的时间来评估，实用的方法介绍如下。
① 焊球法（ASTM-B-545）。
焊球法是以测定元器件引脚的润湿时间为目的的，所以又称为润湿时间法。该法也被国际电工委员会（IEC68-2-20）推荐为元器件引线的标准测试方法。
该方法对仪器的基本要求是有一个使一定质量的焊料球加温并控制在规定温度的装置、焊料球自动升降机构、元器件引线夹持定位机构及探针计时系统等构成，如图2.41所示。
图2.41 焊球法测试仪器构成
测试程序：先将焊料球加温并控制在规定的温度，然后将经过涂覆助焊剂处理的元器件固定在夹持定位机构上，调整记录探针使其与元器件引线的距离为最小（但不能接触引线）。当启动机器后，升降机便带动焊料球上升，当焊料球与引线接触时，记录系统开始计时，如图2.41（a）～（d）所示。从计时开始到计时结束之间的时间即为引线的润湿时间。该时间越短，可焊性就越好。
② 旋转试验法。
旋转试验所用装置与图2.38相同，把试验样品浸渍熔融焊料，测定其达到均匀润湿的最小润湿时间。
3）可焊性测试方法标的准化
用于评价可焊性的标准很多，从工业部门到军事机构均曾采用过各自的内部标准，从而使标准化测试问题变得更复杂。例如，在军事领域的MIL-STD-883B、2202方法承认弯月平衡法测定，而MIL-P-55110事实上却采用端部浸焊试验，基本上与IPC-S-801所述一致。而IPC又已采用MIL-STD-454的有关素材，编成相应的IPC-S-815A。电子工业协会（EIA）的可焊性测试标准RS-178-A采用的端部浸焊测试与相应的IPC标准的有关内容一致。EIA标准RS-186-9E采用元器件引线端浸渍试验。IPC-S-815A则参考了测定印制板可焊性的EIA标准RS-319-A。此外，IPC-S-815A又将元器件引线可焊性归纳到MIL-STD-202的208方法中去了，等等。
直到1998年，IPC公布了下述两个标准并被正式采纳为美国国家标准：
① J-STD-002——“元器件引线、焊端、接线端和导线的可焊性”，取代了原来的IPC-S-805。
② J-STD-003——“印制板可焊性测试”，取代了原来的IPC-S-804。
至此，上述两个标准便成为国际上公认的可执行标准。