一、全新鍚池

為了避免超出EU法令所規(guī)定銲點(diǎn)含鉛的上限0.1％bywt，甚至客戶更嚴(yán)格的門檻(例如將鉛量減半為0.05％bywt等內(nèi)規(guī))起見，建議波焊線的錫池要改用全新產(chǎn)線槽體以徹底避鉛!若採(cǎi)SAC305銲料時(shí)，則最好採(cǎi)用鈦合金製作之槽體與各種配件，以減少不銹鋼槽體所面臨的攻擊與熔毀(長(zhǎng)期高溫中會(huì)形成mp508℃的FeSn，的IMC但若銲料選用錫銅鎳時(shí)(重量比為Sn99.3％、Cu0.7％、Ni0.02一0.05％)，則因攻擊性大減而仍可續(xù)用不銹鋼。

圖1、左為不銹鋼鍚池槽壁長(zhǎng)期遭到SAC305或SC攻擊后，F(xiàn)eSn2的IMC層，右圖即為其針狀I(lǐng)MC結(jié)晶的放大畫面。

為了轉(zhuǎn)換無(wú)鉛生產(chǎn)設(shè)備節(jié)省其成本起見，除需將原有的錫鉛合金徹底清除外，還要加入原有池量的熔融純錫，在模擬正常操作之連續(xù)循環(huán)流動(dòng)1小時(shí)以上，以儘量溶去各種死角處的含鉛。此種為清槽所加入純錫的作業(yè)溫度，至少要比其熔點(diǎn)高出30℃以上才能順利清槽，完成后再將純錫洩出。此等高溫工作不但很危險(xiǎn)，而且還極其辛苦。

電路板廠家對(duì)無(wú)鉛波焊機(jī)的重點(diǎn)說(shuō)明圖" src="https://www.nodsmt.com/images/upload/20150918/14425427111761.jpg" _src="https://www.nodsmt.com/images/upload/20150918/14425427111761.jpg"/>

圖2、此爲(wèi)電路板廠家對(duì)無(wú)鉛波焊機(jī)的重點(diǎn)說(shuō)明圖

二、中央鈦線

無(wú)鉛波焊的溫度高時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)待電路板板面所裝零件很大又很多以致太重時(shí)，若只靠?jī)蓚?cè)傳動(dòng)卡指(FingerS)之支撐者，難免不會(huì)造成大板子的軟化而在中央?yún)^(qū)向下凹陷(warp)。此種下陷變形經(jīng)常會(huì)引發(fā)錫波沖涌到板子的頂面上來(lái)(Component Side)，造成中央?yún)^(qū)板體錫波的比起兩側(cè)板區(qū)高出一些，甚至融錫還會(huì)從板面上倒流進(jìn)入預(yù)熱區(qū)。為求改善起見，專門做為支撐用防止下凹的中央鈦線，須從預(yù)熱前的助焊劑槽段架設(shè)其起點(diǎn)，一直要延伸到最后冶卻段之出口為止，可使板子行進(jìn)中連續(xù)受到撐托的助力。

圖3、左爲(wèi)連線機(jī)組拉起中央鈦線的實(shí)務(wù)圖，右爲(wèi)多片小板所組成的軟弱併板過(guò)波時(shí)，仍能保持平坦不致下凹的情形。

三、助焊劑涂佈單元

通常有鉛波焊之助焊劑涂佈機(jī)(Fluxer)一向多採(cǎi)泡沫(FOam)型。但2007年起歐盟將可能在RoHS的六項(xiàng)禁用物質(zhì)外，再多加一項(xiàng)VOCFree (VOlatile0rganiCCO1fIpound)，也就是還要禁用“揮發(fā)性有機(jī)物”。再說(shuō)清楚些那就是助焊劑配方中之稀釋劑，現(xiàn)行各種有機(jī)溶劑已經(jīng)不能再用了。如此一來(lái)則水溶性助焊劑，將成為唯一合法的配方商品了。此種表面張力較大的水性助焊劑，最好能搭配“噴灑型”助焊涂佈單元(Spray Fluxer Unit)進(jìn)行操作。噴灑型的優(yōu)點(diǎn)交口卜：

1．噴灑單元是一種閉鎖系統(tǒng)(Closed System)，F(xiàn)luX比重為較穩(wěn)定，故無(wú)需另加比重控制器。要比泡沫型中易于揮發(fā)(IPA(異丙醇)來(lái)得簡(jiǎn)單，無(wú)需再加裝比重管理儀器以掌控其補(bǔ)充與添加。

2、噴灑型的霧化小水點(diǎn)容易進(jìn)入通孔中，提昇其助焊效果。

3、噴灑型還可採(cǎi)用前后兩套相同或不同的配方單元，以改善板面與孔內(nèi)的助焊反應(yīng)，對(duì)于時(shí)常更換生產(chǎn)板類者尤其有效。為了檢查全面性噴灑分佈的均勻與否，可採(cǎi)玻璃板或厚紙板進(jìn)行試走及觀察。

圖4、此爲(wèi)SAC305無(wú)鉛波焊最常見的溫度曲線，可隨板子大小與零件多少而加以變化。

四、預(yù)熱段的改變

由于歐盟將于2007年可能立法禁用“揮發(fā)性有機(jī)物”，立即受到影響的就是，助焊劑中的有機(jī)熔劑(例如：異丙醇工SOprOpy1Alcoho1)將不能夠續(xù)用了。隨即只有水性助焊劑將要全面上場(chǎng)。由于水的沸點(diǎn)要比有機(jī)溶劑高出頗多，故預(yù)熱段的總熱量必須增多才能徹底趕走水份，而免于波焊中造成濺錫，進(jìn)而引發(fā)綠漆表面錫球(SOlder Balls)的后患。

五、波焊段揚(yáng)波器的不同

有鉛63／37共熔  (EuteCtiC)  焊料之表面張力  (即內(nèi)聚力)  較低(380dyne／260℃)，且沾錫時(shí)間(Wetting Time)也較短(0.5—1.0秒)，故錫池前段的擾流波(Turbulent Waveor Chip Wave)及后段之主體平流波(Main Wave)兩者，在6 3／3 7焊接中總共經(jīng)歷時(shí)間約3—4秒(視板子大小而定)。然而來(lái)到無(wú)鉛時(shí)代后，以SAC305為例，其表面力已增大到460dyne／260℃，以致在IMC不易生成下，沾錫時(shí)間也變慢而不得不多出了1—2秒。

圖5、左爲(wèi)無(wú)鉛雙波動(dòng)態(tài)的近觀，右爲(wèi)待焊板逼近突波前的畫面。

某些對(duì)兩段高熱量敏感的產(chǎn)品，還可另外利用擾流〈渦流）與平流波混合式的單波焊機(jī)，不但板面可放心焊妥，連通孔內(nèi)也能涌入足夠的錫量，此種單一揚(yáng)波器的管理與維修，要比雙套揚(yáng)波器之產(chǎn)線者更爲(wèi)簡(jiǎn)單。

圖6、左二圖即爲(wèi)突波與平波合而爲(wèi)一的Smart Wave畫面，右圖即爲(wèi)其多口式揚(yáng)波器的俯視圖。

六、氮?dú)猸h(huán)境

若能將全部波焊連線納入氮?dú)猸h(huán)境中時(shí)(購(gòu)買氮?dú)饣虻獨(dú)猱a(chǎn)生機(jī)，則當(dāng)助焊劑完成零件腳與PCB墊面氧化物的清除后，其后續(xù)高溫歷程中，在無(wú)氧情況下將不再會(huì)生銹，使得焊錫性與銲點(diǎn)強(qiáng)度也都將會(huì)變得更好。且錫池表面也將因無(wú)氧狀態(tài)而得以減少浮渣，降低高價(jià)無(wú)鉛銲料的無(wú)謂損失。如此不但可節(jié)省用料與廢棄處理的雙重成本，而且還能降低錫池黏滯拖拉而造成的搭橋(BridgeS)短路，冰山(Icicles)，以及突錫(Spikes)等缺點(diǎn)?，F(xiàn)將其好處簡(jiǎn)述如下：

●浮渣減少、降低銲料用量，廢棄物處理之負(fù)擔(dān)也可減輕。

●助焊劑活性可獲降低，維修也得以簡(jiǎn)化。

●焊錫性改善、操作范圍加大，品質(zhì)與可靠度均變好。

圖7、此三圖均爲(wèi)空氣中電路板無(wú)鉛波焊不斷遭到氧化所產(chǎn)生大量浮渣的近觀。

其實(shí)氮氧環(huán)境并不需到達(dá)純氮?dú)獾牡夭?，可利用買來(lái)的氮?dú)獠粩啻等朊芊馐降牟ê高B線，以趕走空氣趕走氧氣，主要重點(diǎn)就是要在雙波區(qū)進(jìn)行驅(qū)氧。為了節(jié)省成本起見，其殘氧率只要少到1500 p p m即可呈現(xiàn)良好的焊接效果，當(dāng)產(chǎn)品不太講究時(shí)還可將殘氧率放鬆到2000ppm，其用量平均約在8—12m2／hr左右。採(cǎi)用氮?dú)夂螅捎诟鞣N不良氧化效應(yīng)的減少，故焊溫尚可降低5—1 0℃而仍保有原本空氣中較高溫度的焊接效果。有了 N2的協(xié)力下助焊劑的活性也可不必太強(qiáng)，而活性之下降也就等同后續(xù)離子污染與，電化遷移”(Electro—Chemical Migration)之減輕，

圖8、當(dāng)採(cǎi)用氮?dú)猸h(huán)境協(xié)助時(shí)，錫波表面被N2所籠罩，如此即可大幅減少氧化物之浮渣。右圖即爲(wèi)有無(wú)時(shí)浮渣量的比較。

七、SMT銲點(diǎn)的二度受熱

現(xiàn)行組裝板不但具有多量的SMT貼焊元件，同時(shí)還另具較少數(shù)需引腳插孔之波焊，因而皆EEl組件面(ComponentSide)經(jīng)過(guò)SMT熔焊(Reflow)后，還需再做另一面的波焊或局部性的涌焊(Selective Soldering)。于是先前已被錫膏焊牢之各銲點(diǎn)，不免又要遭到另一次不利的再熔，致使其強(qiáng)度也因而蒙受損失。例如：某些QFP的眾多伸腳，錫膏貼焊后一般可達(dá)12N／mm2的強(qiáng)度。但經(jīng)過(guò)二次波焊之再熔者，竟然平均減弱到8N以下，其主要原因當(dāng)然是焊點(diǎn)中IMC的長(zhǎng)厚或板彎板翹累積應(yīng)力之所致。

此種二焊帶來(lái)的煩惱，原本在有鉛焊接的QFP處即已常見，到了無(wú)鉛時(shí)代還更將水深火熱。先完成Ref1Ow的某些焊點(diǎn)中(即引腳、焊墊與銲料)，倘若仍存在少許銀、鉍、或鉛時(shí)，更將因熔點(diǎn)的降低或銅面污染而容易開裂。凡當(dāng)眾多導(dǎo)電孔(Via)未經(jīng)堵塞封死者，其波焊中的熱量或錫量難免會(huì)向上涌出，進(jìn)而造成附近已焊妥元件的再度受害，BGA腹底尤其首當(dāng)其衝。

為了減少導(dǎo)電孔的涌熱與涌錫起見，可採(cǎi)用耐熱型的KaptOn膠帶，或可撕除性暫用性的防焊乳膠進(jìn)行封孔，以減少上述的負(fù)面效果。也可在無(wú)需受熱的區(qū)域，另外安裝臨時(shí)性的擋熱板(例如：人造陶瓷板Se1ective Pallets)，只是這種補(bǔ)救非常耗用人工與額外花費(fèi)而已。