一般焊接原理與實用性

1.前言

          電子工業(yè)必須用到的焊錫焊接（Soldering）可簡稱為“焊接”，其操作溫度不超過400℃（焊點強(qiáng)度也稍嫌不足）者，中國國家標(biāo)準(zhǔn)（CNS）稱為之“軟焊”，以有別于溫度較高的“硬焊”（Brazing，如含銀銅的焊料）。至于溫度更高(800℃以上)機(jī)械用途之Welding，則稱為熔接。由于部份零件與電路板之有機(jī)底材不耐高溫，故多年來電子組裝工業(yè)一向選擇此種焊錫焊接為標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序。由于焊接制程所呈現(xiàn)的焊錫性（Solderability）與焊點強(qiáng)度（Joint Strength）均將影響到整體組裝品的品質(zhì)與可靠度，是業(yè)者們在焊接方面所長期追求與面對的最重要事項。

2.焊接之一般原則

          本文將介紹波焊（Wave Soldering）、熔焊（Reflow Soldering）及手焊 (Hand Soldering）三種制程及應(yīng)注意之重點，其等共同適用之原則可先行歸納如下：

2.1空板烘烤除濕(Baking)

          為了避免電路板吸水而造成高溫焊接時的爆板、濺錫、吹孔、焊點空洞等困擾起見，已長期儲存的板子（最好為20℃，RH30%）應(yīng)先行烘烤，以除去可能吸入的水份。其作業(yè)溫度與時間之匹配如下：（若劣化程度較輕者，其時間尚可減半）。

溫度（℃）時間（hrs.）

120℃     3.5~7小時

100℃     8~16小時  

80℃      18~48小時

          烘后冷卻的板子要盡快在2~3天內(nèi)焊完，以避免再度吸水續(xù)增困擾。

2.2預(yù)熱（Preheating）

              當(dāng)電路板及待焊之諸多零件，在進(jìn)入高溫區(qū)（220℃以上）與熔融焊錫遭遇之前，整體組裝板必須先行預(yù)熱，其功用如下：

          (1)可趕走助焊劑中的揮發(fā)性的成份，減少后續(xù)輸送式快速量產(chǎn)焊接中的濺錫，或PTH孔中填錫的空洞，或錫膏填充點中的氣洞等。

>        (2)提升板體與零件的溫度，減少瞬間進(jìn)入高溫所造成熱應(yīng)力（Thermal Stress）的各種危害，并可改善液態(tài)融錫進(jìn)孔的能力。

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>        (3)增加助焊劑的活性與能力，使更易于清除待焊表面的氧化物與污物，增加其焊錫性，此點對于“背風(fēng)區(qū)”等死角處尤其重要。　

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> 2.3助焊劑（Flux）

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>        清潔的金屬表面其所具有的自由能（Free Energy），必定大于氧化與臟污的表面。自由能較大的待焊表面其焊錫性也自然會好。助焊劑的主要功能即在對金屬表面進(jìn)行清潔，是一種化學(xué)反應(yīng)。現(xiàn)將其重點整理如下：

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>        (1)化學(xué)性：可將待焊金屬表面進(jìn)行化學(xué)清潔，并再以其強(qiáng)烈的還原性保護(hù)(即覆蓋）已完成清潔的表面，使在高溫空氣環(huán)境的短時間內(nèi)不再生銹，此種能耐稱之為助焊劑活性（Flux Activity）。

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>        (2)傳熱性：助焊劑還可協(xié)助熱量的傳遞與分布，使不同區(qū)域的熱量能更均勻的分布。

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>        (3)物理性：可將氧化物或其它反應(yīng)后無用的殘渣，排開到待焊區(qū)以外的空間去，以增強(qiáng)其待焊區(qū)之焊錫性。

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>        (4)腐蝕性：能夠清除氧化物的化學(xué)活性，當(dāng)然也會對金屬產(chǎn)生腐蝕的效果， 就焊后產(chǎn)品的長期可靠度而言，不免會造成某種程度上的危害。故一般配方都刻意使其在高溫中才展現(xiàn)活性，而處于一般常溫環(huán)境中則盡量維持其安定的隋性。不過當(dāng)濕度增加時，則還是難保不出問題。故電子工業(yè)一向都采用較溫和活性之Flux為主旨，尤其在放棄溶劑清潔制程后（水洗反而更會造成死角處的腐蝕），業(yè)界早己傾向No Clean既簡化制程又節(jié)省成本之“免洗”制程了。此時與組裝板永遠(yuǎn)共處之助焊劑，當(dāng)然在活性上還要更進(jìn)一步減弱才不致帶來后患。

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>        3.手焊(Head Soldering)              

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>        當(dāng)大批量自動機(jī)焊后，發(fā)現(xiàn)局部少數(shù)不良焊點時，或?qū)Ω邷孛舾械慕M件等，仍將動用到老式的手焊工藝加以補(bǔ)救。廣義的手焊除了錫焊外，尚另有銀焊與熔接等。

> 早期美國海軍對此種手工作業(yè)非常講究，曾訂有許多標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（SOP）以及考試、認(rèn)證、發(fā)照等嚴(yán)謹(jǐn)制度。其對實做手藝的尊重，絲毫不亞于對理論學(xué)術(shù)的崇尚。

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> 3.1焊槍（Soldering Gun）手焊

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>        此為最基本的焊接方式，其首要工具之焊槍亦俗稱為烙鐵。其中的發(fā)熱體與烙鐵頭（tip）可針對焊錫絲（Soldering Wire）與待加工件（Workpiece）提供足夠的熱量，使其得以進(jìn)行高溫的焊接動作。由于加熱過程中焊槍之變壓器也會附帶產(chǎn)生節(jié)外生枝的電磁波，故焊槍還須具備良好的隔絕（Isolation）功能，以避免對PCB板面敏感的IC組件造成“電性壓力”（Electric Overstress; EOS）或“靜電釋放”Electrostatic Discharge; ESD）等傷害。

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>    焊槍選擇應(yīng)注意的項目頗多，如烙鐵頭形狀須適合加工的類型，溫度控制（±> 5℃）的靈敏度、熱量傳導(dǎo)的快速性、待工溫度（Idle Temp.）中作業(yè)前回復(fù)溫度(Recovery Temp.）之夠快夠高夠穩(wěn)，操作的方便性、維修的容易度等均為參考事項。

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> 3.2焊錫絲（Solder Wire）

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>        系將各種錫鉛重量比率所組成的合金，再另外加入夾心在內(nèi)的固體助焊劑焊芯，而抽拉制成的金屬條絲狀焊料，可用以焊連與填充而成為具有機(jī)械強(qiáng)度的焊點Solder Joint）者稱之。其中的助焊劑要注意是否具有腐蝕性，焊后殘渣的絕緣電阻（Insulation Resistance，一般人隨口而出的“絕緣阻抗”是不正確的說法）是否夠高，以免造成后續(xù)組裝板電性絕緣不良的問題。甚至將來還會要求“免洗”（No Clean）之助焊劑，其評估方法可采IPC-TM-650中2.6.3節(jié)的“濕氣與絕緣電阻”進(jìn)行取舍。有時發(fā)現(xiàn)焊絲中助焊劑的效力不足時，也可另行外加液態(tài)助焊劑以助其作用，但要小心注意此等液態(tài)助焊劑的后續(xù)離子污染性。

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> 3.3焊槍手焊過程及要點

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>        (1)以清潔無銹的鉻鐵頭與焊絲，同時接觸到待焊位置，使熔錫能迅速出現(xiàn)附著與填充作用，之后需將烙鐵頭多余的錫珠錫碎等，采用水濕的海棉予以清除。

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>        (2)熔入適量的錫絲焊料并使均勻分散，且不宜太多。其中之助焊劑可供提清潔與傳熱的雙重作用。

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>        (3)烙鐵頭須連續(xù)接觸焊位，以提供足夠的熱量，直到焊錫已均勻散布為止。

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>        (4)完工后，移走焊槍時要小心，避免不當(dāng)動作造成固化前焊點的擾動，進(jìn)而對焊點之強(qiáng)度產(chǎn)生損傷。

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>        (5)當(dāng)待加工的PCB為單面零件組裝，而其待焊點面積既大且多者，可先將其無零件之另一面板貼在某種熱盤上進(jìn)行預(yù)熱；如此將可加快作業(yè)速與減少局部板面的過熱傷害，此種預(yù)熱也可采用特殊的小型熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行。

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>        (6)烙鐵頭（tip）為傳熱及運補(bǔ)錫料的工具，對于待加工區(qū)域應(yīng)具備最大的接觸面積，以減少傳熱的時間耗損。又為強(qiáng)化輸送焊錫原料的效率，與表面必須維持良好的焊錫性，以及不可造成各種殘渣的堆積起見，一旦烙鐵頭出現(xiàn)氧化或過度污染時則須加以更換。

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>        (7)小零件或細(xì)腿處的手焊作業(yè)，為了避免過熱的傷害起見，可另外加設(shè)臨時性散熱配件，如金屬之鱷魚夾等。

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> 4.浸焊(Immersion Soldering)

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>        此為最早出現(xiàn)的簡單做法，系針對焊點較簡單的大批量焊接法（Mass Soldering），目前一些小工廠或?qū)嶒炞龇ㄈ栽谑褂谩Ｏ祵�安插完畢的板子，水平裝在框架中直接接觸熔融錫面，而達(dá)到全面同時焊妥的做法。其助焊劑涂布、預(yù)熱、浸焊與清潔等連續(xù)流程，可采手動或自動輸送化，則端視情況而定，但多半是針對PTH插孔焊接而實施浸焊。SMD之貼裝零件則應(yīng)先行點膠固定才可實施，錫膏定位者則有脫落的麻煩。

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> 5.波焊(Wave Soldering)

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>        系利用已熔融之液錫在馬達(dá)幫浦驅(qū)動之下，向上揚起的單波或雙波，對斜向上升輸送而來的板子，從下向上壓迫使液錫進(jìn)孔，或?qū)�點膠定位SMD組件的空腳處，進(jìn)行填錫形成焊點，稱為波焊，大陸術(shù)語稱為“波峰焊”。此種“量焊”做法已行之有年，即使目前之插裝與貼裝混合的板子仍然可用。現(xiàn)將其重點整理如下：

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> 5.1助焊劑

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>        波焊聯(lián)機(jī)中其液態(tài)助焊劑在板面涂布之施工，約有泡沬型、波浸型與噴灑型等三種方式，即：

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> 5.1.1泡沬型Flux：

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>        系將“低壓空氣壓縮機(jī)”所吹出的空氣，經(jīng)過一種多孔性的天然石塊或塑料制品與特殊濾心等（孔徑約50~60骻），使形成眾多細(xì)碎的氣泡，再吹入助焊劑儲池中，即可向上揚涌出許多助焊劑泡沬。當(dāng)組裝板通過上方裂口時，于是板子底面即能得到均勻的薄層涂布。并在其離開前還須將多余的液滴，再以冷空氣約50~60℃之斜向予以強(qiáng)力吹掉，以防對后續(xù)的預(yù)熱與焊接帶來煩惱。并可迫使助焊劑向上涌出各PTH的孔頂與孔環(huán)，完成清潔動作。至于助焊劑本身則應(yīng)經(jīng)常檢測其比重，并以自動添加方式補(bǔ)充溶劑中揮發(fā)成份的變化。

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> 5.1.2噴灑型Spray Fluxing：

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>        常用于免洗低固形物（Low Solid；固含量約1~3%）之助焊劑，對早先松香 (Rosin)型固形物較高的助焊劑則并不適宜。由于較常出現(xiàn)堵塞情形，其協(xié)助噴出之氣體宜采氮氣，既可防火又能減低助焊劑遭到氧化的煩惱。其噴射的原理也有數(shù)種不同的做法，如采不銹鋼之網(wǎng)狀滾筒（Rotating Drum）自液中帶起液膜，再自筒內(nèi)向上吹出氮氣而成霧狀，續(xù)以氮氣向上吹出等方式進(jìn)行涂布。

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> 5.1.3波峰型Wave Flux：

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>        直接用幫浦及噴口向上揚起液體，于狹縫控制下，可得到一種長條形的波峰，當(dāng)組裝板底部通過時即可進(jìn)行涂布。此法可能呈現(xiàn)液量過多的情形，其后續(xù)氣刀Air Knife）的吹刮動作則應(yīng)更為徹底才行。此種機(jī)型之價格較泡沬型稍貴，但卻比噴灑型便宜，其中溶劑的揮發(fā)量也低于泡沬型。

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> 5.2預(yù)熱

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>        一般波焊前的預(yù)熱若令朝上板面升溫到65～121℃之間即可，其升溫速率約2℃／S～40℃／S之間。預(yù)熱不足時助焊劑之活性發(fā)揮可能未達(dá)極致，則焊錫性很難達(dá)到最佳地步。且在揮發(fā)份尚未趕光之下，其待焊表面的助焊劑粘度仍低時，將導(dǎo)致焊點的縮錫（Dewetting）與錫尖（Solder Icicles）等缺失。但預(yù)熱溫度太高時，則又可能會對固形物太低的免洗助焊劑不利，此點須與助焊劑供貨商深入了解。

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> 5.3波焊

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> 5.3.1錫溫管理：

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>        目前錫池中焊料的合金成份仍以Sn 63/Pb37與Sn 60/Pb40者居多，故其作業(yè)溫度控制以260o5℃為宜。但仍須考量到待焊板與零件之總體重量如何。大型者尚可升溫到280℃，小型板或?qū)�熱量太敏感的產(chǎn)品，則可稍降到230℃，均為權(quán)宜的做法。且還須與輸送速度及預(yù)熱進(jìn)行搭配，較理想的做法是針對輸送速度加以變換，而對錫溫則以不變?yōu)橐耍�因錫溫會影響到融錫的流動性（Fluidity），進(jìn)而會沖擊到焊點的品質(zhì)。且焊溫升高時，銅的溶入速率也會跟著增快，非常不利于整體焊接的品質(zhì)管理。

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> 5.3.2波面接觸：

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>        自組裝板之底面行進(jìn)接觸到上涌的錫波起，到完全通過脫離融錫涌出面的接觸為止，其相互密貼的時程須控制在3-6秒之間。此種接焊時間的長短，取決于輸送速度（Conveyor Speed）及波形與浸深等三者所組成的“接觸長度”；時程太短焊錫性將未完全發(fā)揮，時程太長則會對板材或敏感零件造成傷害。若該波焊聯(lián)機(jī)是直接安裝在一般空氣中時，則錫波表面會不斷形成薄薄的氧化物，由于流動的原因與組裝板PWA）不斷浮刮帶走，故整體尚不致累積太多的氧化物。但若將全系統(tǒng)尤其是波焊段采用氮氣環(huán)境所籠罩時，則可大大減少氧化反應(yīng)的發(fā)生，當(dāng)然也就使得焊錫性有了顯著的改進(jìn)。

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>        輸送組裝板的傳動面須呈現(xiàn)4o~12o的仰角，如此將使得零件本體的后方，被阻擋之“背風(fēng)波”錫流不強(qiáng)處的焊接動作大獲改善。一般現(xiàn)行波焊機(jī)均設(shè)有可單獨控制的雙幫浦與雙波（錫池則單雙波均有），前波呈多股噴泉式強(qiáng)力上涌者稱為“擾流波(Turbulent Wave）”，系逼迫強(qiáng)力錫流穿過多排各種直徑的迂回小孔而形成，可直接沖打到行走中的底板表面，對通孔插腳或貼裝尾部接腳等焊接非常有利。之后遭遇到的第二波，則為呈拋物線狀的“平滑（流）波（Laminar Wave）”對朝下板面的接觸時程較長，就板面需填錫補(bǔ)錫的引腳有利，且還可消除過多的錫尖。某些商品機(jī)種還可另行加裝熱空氣（或熱氮氣）的刮錫設(shè)施于第二波之后，也可消除錫尖與焊點的過多錫量。

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>        對于板面眾多的小型片狀零件（如Chip Resistor或Chip Capacitor）而言，〝擾流波〞附帶的機(jī)械打擊力量，還可迫使錫流包圍零件四周甚至進(jìn)入腹底，使其等所形成的焊點更為完整，任何局部的缺失還可被隨即報到的〝平流波〞所再補(bǔ)足。且此第二波中亦可加裝額外的振動裝置，以增加波流對板面所施展的機(jī)械壓力。

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> 5.3.3接觸的細(xì)節(jié)：

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>        若再仔細(xì)深入探討其瞬間接觸焊接的細(xì)節(jié)時，還可再分述于后：

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>        (1)板面與擾流波接觸的初期，助焊劑立即進(jìn)行揮發(fā)與分散的動作，連帶使得待焊的金屬表面也開始沾錫（Wetting）。此波中也可再加裝低頻的振蕩裝置，以加強(qiáng)與配合其待焊面接受助焊劑的搓擦動作。如此將可對貼裝零件腳之填錫補(bǔ)錫大有助益，并可減少背風(fēng)坡處的“漏焊”（Skipping）現(xiàn)象。當(dāng)然在雙波的先強(qiáng)勁與后溫柔的不同作用下，整體焊錫性也將會更好。

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>        (2)當(dāng)板面進(jìn)入錫波中心處的“傳熱區(qū)”（Heat Transfer Region）時，在大量熱能的推動下，Wetting瞬間的散錫（Spreading）動作也迅速展開。

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>        (3)之后是錫波出口的“脫離區(qū)”（Break Away），此時各種焊點（Solder Joint）已經(jīng)形成，而各種不良缺點也陸續(xù)出現(xiàn)。組裝板若能快速順利的脫離錫波則萬事太平。難舍難分的拖錫，當(dāng)然就會成為不良錫橋（Solder Bridge）或錫尖(Solder icicles）甚至錫球（Solder Ball）的主要原因。其脫離的快慢雖直接取決于輸送速度，但刻意將輸送帶平面上仰4o~12o時，還可借助重力的協(xié)同而能更干脆而方便的分開。至于該等拖泥帶水造成的板面缺點，當(dāng)然還有機(jī)會被隨后即到的熱風(fēng)再加修整。此時卻不能用冷風(fēng)，以免造成組裝品溫度過度起伏的熱震蕩（Thermal Shock）不良效應(yīng)。

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> 5.3.4氮氣環(huán)境的協(xié)力：

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>         在免洗助焊劑的弱勢活力下（只含Carboxylic Acid羰酸1%而已），還要奢求更好的焊錫性，豈非緣木求魚撖面杖吹火？然而回避溶劑清洗之環(huán)保壓力既不可違，當(dāng)然只好另謀他途尋求解決。于是當(dāng)波焊線之錫池區(qū)，若能改裝成氮氣環(huán)境以減少氧化的不良反應(yīng)者，自然大大有助于焊接。經(jīng)過眾多前人試驗的結(jié)果，氮氣環(huán)境的錫池區(qū)其殘氧量以100ppm以下的焊錫性最為良好，然而其成本的額外增加自是不在話下。為了節(jié)省開支，一般實用規(guī)格多半都將殘氧率范圍訂定在500ppm至1000ppm左右。也曾有人將甲酸的氣體引入氮氣環(huán)境中，或加用在助焊劑中，以其強(qiáng)烈的還原性協(xié)助減少氧化反應(yīng)的發(fā)生。然而此種具毒性的刺激物質(zhì)，其在室內(nèi)的揮發(fā)濃度卻不可超過 5ppm，以免對人體造成傷害。設(shè)計良好的“氮氣爐”其待焊件的進(jìn)出口與充氣裝置等動態(tài)部份，都已做好隔絕密封的設(shè)施，自可減少氮氣的無謂消耗，此等氮氣爐波焊線具有下列效益：

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>        (1)提升焊接之良率（yield）。

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>        (2)減少助焊劑的用量。

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>        (3)改善焊點的外觀及焊點形狀。

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>        (4)降低助焊劑殘渣的附著性，使之較易清除。

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>        (5)減少機(jī)組維修的機(jī)率，增加產(chǎn)出效益。

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>        (6)大量減少錫池表面浮渣（Dross）的發(fā)生，節(jié)省焊錫用量，降低處理成本。

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> 5.3.5波焊不良錫球的發(fā)生：

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>        早先業(yè)界于焊后仍維持清洗的年代，錫球較少發(fā)生于完工板面。主要原因是焊后溶劑沖刷清洗的功勞。如今之“免洗”不但帶來板面助焊劑殘渣的增加，也使得不良錫球（Solder Ball）附著的機(jī)率變大。免洗所造成板面錫球已帶來許多為頭痛的問題，而且?guī)缀醵际菬o解的懸案。無可奈何之下只好反過頭來仔細(xì)追究為何會出現(xiàn)錫球？其中重要原因之一就是板面綠漆本身的硬化（Curing）不足，又經(jīng)助焊劑在高溫中對其產(chǎn)生交互作用(Interaction)，形成軟泥狀的環(huán)境，致使細(xì)碎的濺錫得以附著。除了加強(qiáng)綠漆硬化與減少錫池濺錫外，板面零件的密集布局也會增加錫球的機(jī)率。

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> 5.3.6波焊的問題與原因

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>        大批量波焊中免不了會出現(xiàn)一些問題，然而要仔細(xì)追求原因與找出對策，確是需要相當(dāng)專業(yè)與長期經(jīng)驗的專家才能勝任。如何將多年所累積下來的智能，讓大多數(shù)從業(yè)者在很短時間內(nèi)靈活應(yīng)用，則可藉助對照表式列舉其綱要，可從發(fā)生的原因上逐一著手解決，即便生手上路也會出現(xiàn)“雖不中亦不遠(yuǎn)矣”的成績。運用純熟后按圖索驥手到擒來，則遠(yuǎn)比閱讀眾多文獻(xiàn)而卻條理不清下更為有效。

下表列之問題與原因的對照表相當(dāng)務(wù)實，業(yè)者應(yīng)可加以利用。

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※波焊常見問題與原因:

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>        ※原因編號之內(nèi)容說明 :

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> 1.焊錫性不好

> 2.板子在夾具上固定不牢或于輸送帶之移動不正確

> 3.輸送速度太快

> 4.輸送速度太慢

> 5.輸送帶出現(xiàn)抖動情形

> 6.錫池發(fā)現(xiàn)銅污染或金污染

> 7.助焊劑之比重太高

> 8.助焊劑之比重太低

> 9.焊錫中出現(xiàn)浮渣

> 10.錫波之規(guī)律性不良

> 11.助焊劑遭到污染

> 12.助焊劑之活性不足

> 13.助焊劑與板子的互動不足

> 14.助焊劑涂布站之操作不均勻

> 15.通孔孔壁出現(xiàn)裂口及破洞，焊接時造成所填錫柱被板材中蒸氣吹入或吹歪而成吹孔

> 16.焊點熱容量不足

> 17.孔徑對腳徑之比值過大

> 18.板面對錫波之浸入深度不正確

> 19.板子夾具不正確

> 20.助焊劑不正確

> 21.板面線路布局不良

> 22基材板有問題（如樹脂硬化不足）

> 23.錫波表面發(fā)生氧化

> 24.預(yù)熱不足

> 25.錫池焊料遭到污染

> 26.錫溫太高

> 27.錫溫太低

> 28.焊接時間太長

> 29.焊接時間太短

> 30.綠漆不良或硬化不足

> 31.錫波之波形或高度不適應(yīng)

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>   6.錫膏溶焊(Reflow Soldering)

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>        各種表面粘裝組件在電路板面上的互連引腳，不管是伸腳、勾腳（J-Lead）、> 球腳或是無腳而僅具焊墊者，均須先在板面承墊上印著錫膏，而對各“腳”先行暫時定位粘著，然后才能使之進(jìn)行錫膏融熔之永久焊接。原文之Reflow系指錫膏中已熔制成的焊錫小球狀粒子，又經(jīng)各種熱源而使之再次熔融焊接而成為焊點的過程。一般業(yè)者不負(fù)責(zé)任的直接引用日文名詞“回焊”，其實并不貼切，也根本未能充份表達(dá)Reflow Soldering的正確含義。而若直譯為“重熔”或“再流”者更是莫名其妙不知所云。

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> 6.1錫膏的選擇與儲存：

>

>        目前錫膏最新國際規(guī)范是J-STD-005，錫膏的選擇則應(yīng)著眼于下列三點，目的是在使所印著的膏層都要保有最佳的一致性：

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>        (1)錫粒（粉或球）的大小、合金成份規(guī)格等，應(yīng)取決于焊墊與引腳的大小，以及焊點體積與焊接溫度等條件。

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>        (2)錫膏中助焊劑的活性（Activity）與可清潔性（Cleanability）如何？

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>        (3)錫膏之粘度（Viscosity）與金屬重量比之含量如何？

>

>        由于錫膏印著之后，還需用以承接零件的放置（Placement）與引腳的定位， 故其正面的粘著性（Tackiness）與負(fù)面的坍塌性（Slump），以及原裝開封后可供實際工作的時程壽命（Working Life）也均在考慮之內(nèi)。當(dāng)然與其它化學(xué)品也有著相同觀點，那就是錫膏品質(zhì)的長期穩(wěn)定性，絕對是首先應(yīng)被考慮到的。

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>        其次是錫膏的長時間儲存須放置在冰箱中，取出使用時應(yīng)調(diào)節(jié)到室溫才更理想，如此將可避免空氣中露珠的冷凝而造成印點積水，進(jìn)而可能在高溫焊接中造成濺錫，而且每小瓶開封后的錫膏要盡可能的用完。網(wǎng)版或鋼板上剩余的錫膏也不宜刮回，混儲于原裝容器的余料內(nèi)以待再次使用。

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> 6.2錫膏的布著及預(yù)烤：

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>        板面焊墊上錫膏的分配分布及涂著，最常見的量產(chǎn)方法是采用“網(wǎng)印法”（Screen Print），或鏤空之鋼板（Stencil Plate）印刷法兩種。前者網(wǎng)版中的絲網(wǎng)本身只是載具，還需另行貼附上精確圖案的版膜（Stencil），才能將錫膏刮印轉(zhuǎn)移到各處焊墊上。此種網(wǎng)印法其網(wǎng)版之制作較方便且成本不貴，對少量多樣的產(chǎn)品或打樣品之制程非常經(jīng)濟(jì)。但因不耐久印且精準(zhǔn)度與加工速度不如鋼板印刷，故在大量生產(chǎn)型的臺灣組裝廠商較少使用前者。

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>        至于鋼板印刷法，則必須采用局部化學(xué)蝕刻法或雷射燒蝕加工法，針對0.2mm厚的不銹鋼板進(jìn)行雙面精準(zhǔn)之鏤空，而得到所需要的開口出路，使錫膏得以被壓迫漏出而在板面焊墊上進(jìn)行印著。其等側(cè)壁必須平滑，使方便于錫膏穿過并減少其積附。

> 因而除了蝕刻鏤空外，還要進(jìn)行電解拋光（Electropolishing）以去除毛頭。甚至采用電鍍鎳以增加表面之潤滑性，以利錫膏的通過。

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>        錫膏的分布涂著除上述兩種主要方法外，常見者尚有注射布著法（Syringe Dispensing）與多點沾移法（Dip Transfer）兩種用于小批量的生產(chǎn)。注射法可用于板面高低不平致使網(wǎng)印法無法施工者，或當(dāng)錫膏布著點不多且又分布太廣時即可用之。但因布著點很少故加工成本很貴。錫膏涂布量的多寡與針管內(nèi)徑、氣壓、時間、粒度、粘度都有關(guān)。至于“多點沾移法”則可用于板面較小等封裝載板（Substrates）之固定數(shù)組者，其沾移量與粘度、點移頭之大小都有關(guān)。

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>        某些已布著的錫膏在放置零件粘著引腳之前，還需要預(yù)烤（70~80℃，5~15分鐘），以趕走膏體中的溶劑，如此方可減少后來高溫熔焊中濺錫而成的不良錫球(Solder Ball)，以及減少焊點中的空洞（Voiding）；但此種印著后再熱烘，將會使降低粘度的錫膏在踩腳時容易發(fā)生坍塌。且一旦過度預(yù)烤者，甚至還會因粒子表面氧0化而意外帶來焊錫性不良與事后的錫球。

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> 6.3高溫熔焊(Reflow)

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> 6.3.1概說

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>        是利用紅外線、熱空氣或熱氮氣等，使印妥及已粘著各引腳的錫膏，進(jìn)行高溫熔融而成為焊點者，謂之“熔焊”。80年代SMT興起之初，其熱源絕大多數(shù)是得自發(fā)熱效率最好的輻射式（Radiation）紅外線（IR）式機(jī)組。后來為了改善量產(chǎn)的品質(zhì)才再助以熱空氣，甚至完全放棄紅外線而只用熱空氣之機(jī)組者。近來為了“免洗”又不得不更進(jìn)一步改采“熱氮氣”來加溫。在其能夠減少待焊金屬表面的氧化情形下，“熱氮氣”既能維持品質(zhì)又能兼顧環(huán)保，自然是最好的辦法，不過成本的增加卻是無比的殺傷力。

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>        除了上述三種熱源外，早期亦曾用過蒸氣焊接（Vapor Soldering），系利用高沸點有機(jī)溶劑之蒸氣提供熱源，由于系處于此種無空氣之環(huán)境中，不會氧化之下既無需助焊劑之保護(hù)也無需事后之清洗，是一種很清潔的制程。缺點是高沸點（B.P.）溶劑（如3M的FC-5312，沸點215℃）之成本很貴，且因含有氟素，故長期使用中免不了會裂解產(chǎn)生部份的氫氟酸（HF）之強(qiáng)酸毒物，加以經(jīng)常出板面小零件之“豎碑”Tombstoning）不良缺點，故此法目前已自量產(chǎn)中淘汰。

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>        還有一種特別方法是利用雷射光的熱能（CO2或YAG），在非焊槍式的接觸下，可對各單獨焊點進(jìn)行逐一熔焊。此法具快熱快冷的好處，而且對極微小纖細(xì)的精密焊點相當(dāng)有利。對于一般大量化之電子商品則顯得非常不切實際了。其它尚有類似手工焊槍式做法的“熱把”（Heat Bar）烙焊，系利用高電阻發(fā)熱的一種局部焊接法，可 用之于修理重工，卻不利于自動化量產(chǎn)。

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> 6.3.2紅外線與熱風(fēng)

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>        常見紅外線可按其波長概分為：   

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>        (1)波長為0.72~1.5骻接近可見光的“近紅外線”（Near IR）。

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>        (2)波長1.5~5.6骻的“中紅外線”（Middle IR）。

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>        (3)以及熱能較低波長為5.6~100骻的“遠(yuǎn)紅外線”（Far IR）。

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>        紅外線焊接的優(yōu)點有：發(fā)熱效率高、設(shè)備維修成本低、“豎碑”之缺點較蒸氣 焊接減少、并可另搭配高溫?zé)釟怏w共同操作。缺點為：幾無上限溫度，會常造成燒傷，甚至導(dǎo)致待焊件過熱的變色變質(zhì)，且也只能焊SMD無法焊PTH之插裝組件腳。

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>        IR的熱源有日光燈式長管狀的T3鎢絲燈管，屬Near IR直曬熱量很大，但也容易出現(xiàn)遮光而熱量不足的情形。其次是鎳鉻絲（Nichrome）的燈管，屬Near或Middle之IR類。第三種是將電阻發(fā)熱體埋在硅質(zhì)可傳熱的平板體積中，屬Middle/Far之 IR形式。此全面性熱量，除了正面可將熱量凌空傳向待焊件外，其背面亦可發(fā)出并針對工作物反射熱能，故又稱為“二次發(fā)射”（Seconding Emitter）。使各種受熱表面的熱量更為均勻。

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>        由于紅外線在高低不同的零件中會產(chǎn)生遮光及色差之不良效應(yīng)，故還可吹入熱風(fēng)以調(diào)和色差及輔助其死角處之不足處，并可進(jìn)行PTH之插焊；因而使得早先之單純IR者幾乎為之除役。所吹之熱風(fēng)中又以熱氮氣最為理想，其優(yōu)點如下：

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>        (1)大幅減少氧化反應(yīng)，故助焊劑已可減量使用，并亦減少清洗及降低錫球。

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>        (2)無氧環(huán)境中助焊劑被點燃機(jī)率減少，故可提高焊溫（如300℃）加快輸送速度。

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>        (3)樹脂表面變色機(jī)率減少。

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> 6.3.3自動輸送流程：

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>        聯(lián)機(jī)熔焊之整體溫度變化曲線（Profile）；有預(yù)熱（吸熱），熔焊及冷卻等三大階層。每階層中又有數(shù)個區(qū)段（Zones），區(qū)段較少者（3-4段）輸送速度較慢（26cm/min），區(qū)段較多者（7段以上）則速度加快（接近50cm/min）溫控也較準(zhǔn)確。一般批量者以6段較合適。全線行經(jīng)的時間以4~7分鐘之間為宜。

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>        預(yù)熱可使板面溫度達(dá)150℃，而助焊劑在120℃中90-150秒內(nèi)即可發(fā)揮活性去除銹漬，并能防止其再次生銹。板材的Tg溫度愈高愈好，因超過Tg以上的塑料材料，不但會呈現(xiàn)軟化之塑性而大大傷害到尺度安定性，且各方向（X.Y.Z）的膨脹加劇下PTH也容易斷孔。每種不同料號板面，均有其最佳的輸送速度，但一般性熔焊區(qū)之停留時間可規(guī)定在30~60秒之間，焊溫以220℃為宜。量產(chǎn)前應(yīng)分別訂定出實用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序(SOP)。