無鉛焊接檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1、無鉛焊接允收規(guī)范有關(guān)PCBA焊接的各種允收規(guī)格，以IPCA610“電路板組裝品質(zhì)允收度”為最具權(quán)威性的國際規(guī)范，此610在2000年的C版是將焊接編在第六章，而2005年2月全新的610的D版則將提前到了第5章，由于無鉛（LF）焊接即將到來，而其允收規(guī)格在整體上變動將不在少數(shù)，其詳情如何早已被業(yè)者所密切注意，極欲深入了解以便及早應(yīng)付。然而610D全冊是涉及整體電子組裝的總括性規(guī)格，通盤了解并非本文之目的。以下將專對焊接部分以簡明易懂的文

2、字加以說明。并分析其等更改內(nèi)容的原委。一、總論1.1新工法的出現(xiàn)首先在第五章前言中（原標(biāo)記5），將C版原列的四種焊接方法之外，D版又增加了第5種代替焊接的全新PTH塞印錫膏的施工方法，其各種焊法分別為：原有者◎烙鐵焊接SolderIrons◎電阻發(fā)熱式焊接ResistanceSolderAppatatus◎波焊或拖焊InructionWaveDragSoldering（注：原文指電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流而發(fā)熱之波焊而言）◎熔焊ReflowSol

3、dering（注：原文是指將原始焊料熔融所得圓粒錫粉所再制成的錫膏，再一次加熱熔融流動而完成SMT的焊接而言，japan稱為回焊，臺灣業(yè)者則直接引用為中文名詞，大陸欲另譯為再流焊，兩者均性字面上的直譯。事實(shí)上Reflow應(yīng)是指錫膏中錫粒在高溫中的熔融與貼焊之動作，故譯為“熔焊”才是更貼切的譯詞）新加者：◎插入式熔焊（IntrusiveSoldering）。[詮譯]無鉛（LF）波焊的焊料以錫銅（SC；Sn99.3%、Cu0.7%，mp為2

4、27OC與錫銀銅（SAC；Sn96.5%、Ag3.0%、Cu0.5%，mp為217OC）二者為主流，其等平均操作溫度均盡量不敢設(shè)得太高（SC為270OC，SAC為260OC），才便搭配Reflow焊接等至少前后兩次之強(qiáng)熱操作，減少許多零組件與某些板材痛苦的雙重煎熬，以便將操作降到最低。凡是板面少數(shù)還必須執(zhí)行PTH的插孔波焊者，似可改為通孔中先印入無鉛錫膏，然后再將引腳擠入，于是只要經(jīng)過一熔焊后，即可將貼腳與插腳同時焊牢，不過此種全新嘗試

5、，目前還在逐漸發(fā)展中。1.2接觸角之后在前言中的未尾新增四段文字，又將接觸角（contactAngle）的示意圖由后移前來到P.51中（C版原在P.63）。并明文指出無論焊料與焊墊間，或焊料與引腳間所形成的接觸角，均不可超過90O（另在D版P.53中附有彩色之示意圖）。1.3無鉛焊接的圖面標(biāo)示前言中新增者，還對無鉛焊點(diǎn)外觀目檢規(guī)格加以說明，并與錫鉛者有所不同（事實(shí)上放松頻多）。為了減少爭議起見，D版中特別附列多張彩色圖樣做為對比，且在右

6、下角分別加貼黑底紅圈與白字之無鉛標(biāo)記以示區(qū)別。而且不定期以兩則黑點(diǎn)單列之條文，明白指出無鉛焊點(diǎn)的特征（實(shí)際上就是的缺點(diǎn)），其他品質(zhì)則與有鉛之允收規(guī)格相同。兩則條文如下：◎表面粗糙（顆粒狀或灰暗）Surfaceroughness(grainydull)◎接觸角變大（GreaterWettingcontactangles二、無鉛焊點(diǎn)表面粗糙3.6發(fā)生錫球（SolderBalls）或錫碎焊后出現(xiàn)此等不良現(xiàn)象，且已違反了（減少了）電性上起碼應(yīng)有

7、的絕緣空距（ElectricalClearance）者，對無鉛焊錫當(dāng)然還是缺點(diǎn)（見D版5.2.6.1所已附列下圖8之二圖）3.7波焊發(fā)生錫橋（Bridging）錫網(wǎng)與濺錫（SolderWebbingSplashes）當(dāng)無鉛波焊焊點(diǎn)發(fā)生此等不良時，主要原因就是焊料熔點(diǎn)升高，導(dǎo)致粘滯度太大流動性不足，拖泥帶水之下進(jìn)而造成搭橋掛網(wǎng)等嚴(yán)重異常，三組板類仍均視為缺點(diǎn)（見D版5.2.6.2及5.2.6.3所附列下圖中之四圖）液態(tài)無鉛焊料流動性不足的

8、詮釋：若將焊接峰溫（PeakTemp）針對焊料熔點(diǎn)（m.p.）所高出的溫度落差（△T），解釋成為“火力”或流動性（FlowFluidity）時，對錫鉛熔焊而言其火力平均為40OC，錫鉛波焊平均可達(dá)67OC。但由于無鉛焊料（SAC或SC）的熔點(diǎn)已較錫鉛上升了34OC或44OC，為了防止零組件與板材被強(qiáng)熱所燙傷起見，只好將無鉛熔焊與波焊的火力減弱為28OC與48OC。如此一來在火力不旺流動性變慢以致黏滯度增大下，當(dāng)然就容易發(fā)生搭橋短路的諸多

9、缺點(diǎn)了。而且無鉛波焊之錫池中，一旦銅污染量超過0.1%bywt時，則池中焊料的m.p.還將上升3OC。在不敢相對拉高峰溫下，無鉛焊接所需的火力當(dāng)然就更為不足。此種液料動作之遲滯難免會發(fā)生拖泥帶水的現(xiàn)象，于是各種狼狽不堪的錫橋錫網(wǎng)，等諸多不夠干凈利落的嚴(yán)重缺點(diǎn)，也都一一現(xiàn)形。在無法除銅下只好添加純錫對銅污染予以稀釋。無鉛波焊的焊溫已高達(dá)265270OC，對PCB板面上的各種銅件（CopperFeature）傷害極大。由于其熔（溶）鉛（Di

10、ssolution）速率加快與銅污染增多下，造成熔點(diǎn)上升流性而更加變慢下，不但板面遍布破碎殘錫外，而且焊點(diǎn)與錫池中所多的銅份，還會生成Cu6Sn5的針狀結(jié)晶IMC（IMC即intermatallicCompound，此物本身具金屬性，故材料界稱之為介金屬。不過也因?qū)懙贸龇肿邮剑尰そ鐓s另稱為介面合金共化物）。此種異物經(jīng)由馬達(dá)的揚(yáng)波帶出后，每每使得板面呈現(xiàn)荊棘滿地與遍布針狀結(jié)晶的慘景，其后續(xù)還會引發(fā)更多的災(zāi)難?？礃幼訜o鉛波焊快要走到了盡

11、頭，害在玩不下去了。japan焊料供應(yīng)商N(yùn)S公司曾在SC中另加少量的鎳（0.07%bywt，已有專利），宣稱可以解決問題。然而想要回到有鉛波焊好么良好的境界，并還能夠維持長泰久安的局面者，想必還不是那么容易。3.8擾焊（DisturbedSolder）與SMT焊點(diǎn)開裂（FracturedSolder）當(dāng)焊料已不再是共晶共熔之組成者（EutecticComposition），則熱熔與冷凝過程中一定會出現(xiàn)漿態(tài)（Pastyrange）。此種固

12、相與液相并存的狀態(tài)，事實(shí)上相當(dāng)不穩(wěn)定，一旦自動輸送中受到振動抖動等外力干擾時，不但局部焊料（指純錫部分）會快速凝固形成骨狀枝晶（Ｄindrite），或者出現(xiàn)應(yīng)力條紋（StressLines）等明顯外觀；其表面有如于筋曝露血管突起之形貌者，特稱之為“擾焊”。無鉛焊點(diǎn)原本表面就已不夠平滑，但若出現(xiàn)應(yīng)力條紋太多又過分明顯者，仍然是擾焊所致，三級板類仍均視為缺點(diǎn)（見D版5.2.7，見圖11）。至于表面貼裝焊點(diǎn)的開裂，其原因也多半出自軟弱漿態(tài)的時

13、段中，遇到了過大應(yīng)力的沖擊，進(jìn)而造成無鉛焊點(diǎn)冷卻后的開裂。三級板類均視之為缺點(diǎn)（見圖12）。3.9錫尖或錫突（SolderProjection）此等拖泥帶水的缺點(diǎn)在目前錫鉛焊料中，也偶爾會發(fā)生在波焊后的板面上，主要還是由于火力不足，流性遲緩，以致黏度增大所造成。不過當(dāng)板面還同時存在綠漆硬化不足的缺失時，則還將助紂為虐而雪上加霜。三級板類無鉛焊點(diǎn)出現(xiàn)此等現(xiàn)象，仍均視為缺點(diǎn)（見D版5.2.9見下圖13）。3.10無鉛波焊其焊點(diǎn)焊環(huán)之浮裂（F