一、避免混料

過(guò)渡期間原本有鉛波焊與新設的無(wú)鉛波焊兩者不可混用。凡尚未消耗完畢之庫存零件，其引腳仍為舊式錫鉛電鍍皮膜者，則應採有鉛焊接，否則有鉛引腳通過(guò)無(wú)鉛錫池時(shí)，難免會(huì )造成銲料的鉛污染，而且還會(huì )造成其他組裝板的鉛污染。此舉不但可能會(huì )違反ROHS的規定，而且少量的鉛污染還會(huì )引發(fā)銲點(diǎn)強度的不足。因而兩線(xiàn)并存時(shí)，如何防止混料，的確是馬虎不得的要務(wù)。

二、選用新機

由于無(wú)鉛焊接的熱量大增，必將造成板材與零件的嚴重損傷。加以多數板類(lèi)還須Reflow及wave兩次強熱焊接，災情尤其慘重。加上多數業(yè)者對無(wú)鉛強熱的認識不多，而竟然為了某些銲點(diǎn)瑕疵又多走一次波焊者，其后果更是不堪設想。因而如何避兇趨吉，還必須不斷吸收新知改用新法，方才不辱使命順利量產(chǎn)。

圖1、左上圖為著(zhù)名日商千住金屬公司（SMIC)所推出無(wú)鉛波焊機SPE-300之透視圖，

右上及右下為國產(chǎn)品"嵩鎰電機"之波焊機及其操作面板，中為雙波的俯視圖及板子行進(jìn)方向。

首先是無(wú)鉛波焊產(chǎn)能的建立，建議購買(mǎi)全新設計的無(wú)鉛波焊機，而不宜將舊機清洗(利用純錫)或改裝，以減少惱人的鉛污染。波焊機的機構較簡(jiǎn)單，由于沒(méi)有(ReflOw機)熱空氣溫度容易變化及瞬間正確補償的難度，因而完全不必考慮美、曰或歐洲各種舶來(lái)的著(zhù)名品牌。其實(shí)臺灣自產(chǎn)機種已相當好用，例如臺幣100萬(wàn)元以?xún)?，，嵩鎰電機”所推出的無(wú)鉛波焊機組，其口碑即十分不錯。

三、電路板焊接管理流程的操作參數

由前對SAC305的焊溫曲線(xiàn)可知，待電路板焊板全部底面接觸錫波者，前突波之穿越約1—2秒，后平波約2—3秒，總共約在4-5秒之間，要比有鉛波焊多出1—2秒。若已採專(zhuān)用載具(Special Pallet)而只在板底露出局部焊接者，則在集中錫量熱量的專(zhuān)屬接觸下，甚至只用單波即可完。成插焊與貼焊。講究填孔錫量(至少75％)或載具很厚者，單獨使用前面的突波時(shí)間稍加延長(cháng)下(3—4秒)即可完成焊接。一般簡(jiǎn)單板面也可單獨使用后面的平波進(jìn)行焊接。如此前后二波單獨使用，將可減少兩次熱量衝擊的傷害。

圖2、左為雙波的側視畫(huà)面，其居后平波協(xié)助其流回的導流翼板及阻流板，

兩者均可進(jìn)行高度與角度之微調，以改變平波后段的回流狀態(tài)。

右為待焊板通過(guò)全機時(shí)板子底面不同位置用profiler所分別測到的溫度曲線(xiàn)，以及預熱與雙波溫度的起落情形。

要注意的是預熱到錫波之間，電路板板面溫度不可下降太多(須少于3℃)，以免造成熱量不足的冷焊，最好在到達前波間額外加裝22O℃以上的熱風(fēng)輔助，目前新機均已考慮到此種無(wú)鉛特性的需求。且為了防止錫池側面降溫以致全板溫度不均之煩惱，無(wú)鉛波焊新機還在主池之外另加單獨的保溫池，以確保主池溫度不致瞬間下降。

一旦板面或孔外引腳之預熱不夠，則進(jìn)入錫波的瞬間會(huì )降低其局部接觸的焊溫。且因錫溫下降時(shí)黏滯度還會(huì )出現增大之現象，進(jìn)而造成相鄰引腳之間的搭橋短路。業(yè)界長(cháng)期研究發(fā)現，在PCB表面處理的因子已固定下，導致入孔錫量不夠的各種因子中，預熱不足就占了5 8％之多，其次才是焊溫、接觸時(shí)間與助焊劑品牌等次要因子。

波焊的主要參數有四，即：助焊劑、預熱、焊溫、與接觸時(shí)間等。由于板子面積不同，以及零件數目與其體積大小各異等，都會(huì )影響到波焊的成績(jì)，故凡當更換待焊板類(lèi)時(shí)，均需斟酌應有情況預先試走一片，然后再就經(jīng)驗而對各參數進(jìn)行微調。下列者即為主要操作參數的說(shuō)明：

圖3、左為無(wú)鉛全新設計的錫池，近觀(guān)者為避免失溫所加設的保溫池。右為主錫池池面之浮渣與雙波揚波馬達的配置情形。

（一）、助焊劑（Flux)

對于無(wú)鉛波焊與OSP皮膜的焊錫性而言，F1uX品牌的差異很大，必須小心比較評估。對現行的各種商品或未來(lái)水性助劑(VOC，waterbase)而言，噴灑型是最好的選擇。噴灑量以380--580mg／dm或45—50ml／min較佳，以達到小滴式霧化(atomization)但還不致回滴(bouncing)為宜。此舉還能避免板子前緣或后緣之過(guò)度集液，并可減少出機乾燥后板面色澤的差異與不潔慼。助焊劑在板面上之分佈情形，可利用厚紙板試走及觀(guān)察。

（二）、預熱(Prchcat)

此站可將板體與零件之溫度拉高，以減少對錫波瞬間降溫之冶焊效應，并提供能量協(xié)助助焊劑進(jìn)行去銹之化學(xué)反應，進(jìn)而將引腳與焊墊表面的氧化物悉數清除。同時(shí)還能夠趕走溶劑或水份以抑制進(jìn)波時(shí)的濺錫，減少不良錫球(Solder Ba11ing)的發(fā)生。檢查預熱是否合規的方法，系利用感溫線(xiàn)測知朝上板面的溫度，其范圍按板面大小與零件多少而控制在90一130℃之間，一般以110℃為宜。採行專(zhuān)用載具(Pallets)者則板面溫度平均約降至7 0一80℃。

圖4、左上圖為無(wú)鉛波焊機預熱后到達突波前，為保持底板面免于失溫而加設的輔助熱風(fēng)段。

左下圖為影響進(jìn)孔填錫量各種成因的百分比例圖，其中預熱就占了58％。

右上圖為無(wú)鉛波焊進(jìn)孔良好的切片背光畫(huà)面，右下為PTH填錫不足但仍可允收的切片 。

（三）、焊溫(Solder Temp)

雖然電路板無(wú)鉛銲料可選用熔點(diǎn)為217℃的SAC305、SAC3807，或熔點(diǎn)為227℃的SCN(Ni0.02—0.05bywt)，兩類(lèi)銲料均可調至260一270℃的峰溫，并應每?jì)蛇L檢查一次池中之溶銅量(0.9 g／1為上限)，確知其黏度不致因mp上升而增加太多，進(jìn)而得以減少短路與搭橋的發(fā)生。

（四）、接觸時(shí)間(Contact Time)

是指板子底面眾多之待焊點(diǎn)，其某定點(diǎn)實(shí)際通過(guò)兩次錫波總共接觸的時(shí)間而言，由于無(wú)鉛銲料的沾錫時(shí)間(也就是IMC的成長(cháng)時(shí)間)比起有鉛者平均要慢，因而操作中的接觸時(shí)間亦須多出1—2秒。也就是總體應控制在3—5秒之間，大板多件者還要視實(shí)際情況而稍行延長(cháng)。當然此種“接觸時(shí)間”主宰了輸送鏈的行走速度，故亦可從速度的調整上反推而找出接觸時(shí)間的短。一般波焊機長(cháng)度3.6 m者，若其設定接觸時(shí)間在3—4秒時(shí)，其總體行進(jìn)度應在1.0一1.2m／min之間。

四、使用載具進(jìn)行選焊(Pallets)

電路板打樣中早先有鉛波焊時(shí)，即已採用簡(jiǎn)單的不銹鋼框架式載具，由于此種簡(jiǎn)單框架有外圍可承載板邊，是故板子底面(Solder Side)仍然全部曝露在錫波上。凡雙面均有SMTH~裝零件者，底面不但可執行插腳元件之孔內填錫，同時(shí)也可對裝元件在先行點(diǎn)膠與熱固下進(jìn)行加錫之波焊，頗有節省成本減少工序(少一次焊)的好處。

圖5、此二圖均為波焊用待焊板的活動(dòng)框架，與可跨搭兩側輸送鏈帶的畫(huà)面。

當待焊板到達波面時(shí)，頂板面的溫度應控制在110一120℃之間，有了專(zhuān)用盤(pán)的隔熱下，頂面的溫度約只升高到70一80℃左右。此時(shí)底面立即會(huì )受到波焊熱的衝擊，一般較厚的多層板在兩次無(wú)鉛高熱強烈Z膨脹的摧殘中，以及密集內又遭填錫時(shí)(如某些BGA腹底板區或連接器區的眾多通孔)，幾乎很難避免局部板厚方向的多處分層或板裂。通?？足~夠厚或孔銅的延伸率(E1ongation)夠強時(shí)(例如20％以上)，則于順利通過(guò)電測相安無(wú)事下，任誰(shuí)也不知道內部板材已經(jīng)出現多處細微脹裂，唯有在通孔慘遭拉斷且又無(wú)法通過(guò)電性測試時(shí)，刻意追究的微切片畫(huà)面上才會(huì )一目瞭然O當然若已發(fā)生較大面積的爆板者，一般外觀(guān)也都必然難逃法眼。

圖6、此為14層厚達2.5mm的多層板，其中一枚經(jīng)由綠漆塞孔無(wú)需填錫的深孔，

經(jīng)波焊后發(fā)生無(wú)法導通的斷孔切片（50X)，以及局部拉斷之細部情形（500X)。雖然板材已出現裂紋，

但主要原因還是電鍍銅品質(zhì)不佳〈氣泡附著(zhù)以致鍍銅層無(wú)法成長(cháng)，以及延伸率不足20%〉所致。

目前多數板類(lèi)仍需兩次無(wú)鉛焊接，也就是前一次頂面的錫膏熱風(fēng)回焊(Ref1Ow)，與隨后底面(Under Side)的波焊(wave)，厚板類(lèi)將很難通過(guò)兩次強熱的考驗。每個(gè)料號特製的專(zhuān)用托盤(pán)，只在局部區域開(kāi)出波焊所需的窗口，即可使之與波面接觸而完成局部吃錫而焊牢。其他無(wú)需波焊的板面則一律用托盤(pán)予以遮蔽保護，如此一來(lái)即使波焊兩次仍能安全無(wú)慮而不致脹裂。

不過(guò)此種個(gè)別料號專(zhuān)用托盤(pán)的成本并不便宜，一般系採無(wú)銅較厚的F R一4板材，在雙面進(jìn)行三度空間選擇性切削加工而成者，其事先CAM程式的製備，與后續逐一加工進(jìn)行切削銑平與鏤空的自動(dòng)化機械工程，所需成本當然都不會(huì )便宜。以一遲見(jiàn)方玻纖環(huán)氧樹(shù)脂的專(zhuān)用托盤(pán)為例，其單價(jià)就已高達N.T.2500，且單一料號在連續量產(chǎn)中必須備有足夠週轉數量才行，一般托盤(pán)平均約為1 5—2 0片，比起單面板切形用的高碳鋼的衝模還要貴，絕尋E一般量產(chǎn)類(lèi)電子組裝板之所能負擔。

除了單價(jià)昂貴外，此等專(zhuān)用載具之用途也并非無(wú)往不利，例如頂面佈滿(mǎn)眾多的SMT元件，而底面波焊件(含插孔元件與點(diǎn)膠貼件)又幾乎全面密佈之板類(lèi)者，或是密度較高面積較小的板類(lèi)，在載具開(kāi)窗難度太高下也只好割?lèi)?ài)。由此可知無(wú)鉛波焊所影響的成本，絕非只是銲料單價(jià)變貴與耗電增多而已。

圖7、此四圖均為防止無(wú)鉛波焊強大熱量傷及無(wú)辜所用的托盤(pán)(載具)，其頂面設有固定待焊板用的活動(dòng)彈片，

以方便板子的更換。此二載具均採FR一4較厚板材所製作。且當產(chǎn)量很大時(shí)，

此種載具常需多達30片以方便周轉，金額龐大下竟然使得業(yè)者不敢輕易更改板面設計，大有削足適履之勢。

圖8、左上圖說(shuō)明載具底面開(kāi)口處，必須還要在Z方向進(jìn)行斜角加工，以方便突波與平波順利涌入待焊的通孔。

開(kāi)口側壁未切斜邊者，當其通過(guò)波面時(shí)將出現錫波無(wú)法到達的死角，其馀三圖均為待焊板與載具組合的關(guān)系圖。

且當底面上待焊零件高矮不同，或必須要將已焊妥的SMD護牢者，其載具材料必須也要很厚，加工還要很深才行，當然此等載具的成本將會(huì )更貴。而且其突波之揚波高度也要調高（12mm)才能將高懸的待焊區焊妥，如此一來(lái)浮渣量也必隨之增多。故知載具選焊法的成本確實(shí)不便宜。

五、錫渣處理

無(wú)鉛波焊溫度升高與氧化加劇下，致使池面的錫渣也為之增多。通?？稍诔孛鎿瞥≡―ross)前灑下還原劑，如此將可讓浮渣中夾雜的有效銲錫，仍可被還原成為有用的銲錫而再溶回池中。另有一種專(zhuān)用的錫渣回收機，更可將浮渣盛入后，在高溫中進(jìn)行旋轉攪拌約10分鐘，于是比重較大的銲料會(huì )從底部漏下而得以回收，此種專(zhuān)用回收機售價(jià)約在2萬(wàn)元左右。