电路板无铅波焊机组的变更
一、全新鍚池
大发快盈500 为了避免超出EU法令所规定銲点含铅的上限0.1％bywt，甚至客户更严格的门槛(例如将铅量减半为0.05％bywt等内规)起见，建议波焊线的锡池要改用全新产线槽体以彻底避铅!若採SAC305銲料时，则最好採用钛合金製作之槽体与各种配件，以减少不锈钢槽体所面临的攻击与熔毁(长期高温中会形成mp508℃的FeSn，的IMC但若銲料选用锡铜镍时(重量比为Sn99.3％、Cu0.7％、Ni0.02一0.05％)，则因攻击性大减而仍可续用不锈钢。
图1、左为不锈钢鍚池槽壁长期遭到SAC305或SC攻击后，FeSn2的IMC层，右图即为其针状IMC结晶的放大画面。
为了转换无铅生产设备节省其成本起见，除需将原有的锡铅合金彻底清除外，还要加入原有池量的熔融纯锡，在模拟正常操作之连续循环流动1小时以上，以儘量溶去各种死角处的含铅。此种为清槽所加入纯锡的作业温度，至少要比其熔点高出30℃以上才能顺利清槽，完成后再将纯锡洩出。此等高温工作不但很危险，而且还极其辛苦。
大发快盈500对无铅波焊机的重点说明图" src="http://www.nodsmt.com/images/upload/20150918/14425427111761.jpg" _src="http://www.nodsmt.com/images/upload/20150918/14425427111761.jpg"/>
图2、此爲电路板厂家对无铅波焊机的重点说明图
二、中央钛线
大发快盈500 无铅波焊的温度高时间长，当待电路板板面所装零件很大又很多以致太重时，若只靠两侧传动卡指(FingerS)之支撑者，难免不会造成大板子的软化而在中央区向下凹陷(warp)。此种下陷变形经常会引发锡波冲涌到板子的顶面上来(Component Side)，造成中央区板体锡波的比起两侧板区高出一些，甚至融锡还会从板面上倒流进入预热区。为求改善起见，专门做为支撑用防止下凹的中央钛线，须从预热前的助焊剂槽段架设其起点，一直要延伸到最后冶却段之出口为止，可使板子行进中连续受到撑托的助力。
图3、左爲连线机组拉起中央钛线的实务图，右爲多片小板所组成的软弱併板过波时，仍能保持平坦不致下凹的情形。
三、助焊剂涂佈单元
通常有铅波焊之助焊剂涂佈机(Fluxer)一向多採泡沫(FOam)型。但2007年起欧盟将可能在RoHS的六项禁用物质外，再多加一项VOCFree (VOlatile0rganiCCO1fIpound)，也就是还要禁用“挥发性有机物”。再说清楚些那就是助焊剂配方中之稀释剂，现行各种有机溶剂已经不能再用了。如此一来则水溶性助焊剂，将成为唯一合法的配方商品了。此种表面张力较大的水性助焊剂，最好能搭配“喷洒型”助焊涂佈单元(Spray Fluxer Unit)进行操作。喷洒型的优点交口卜：
大发快盈500 1．喷洒单元是一种闭锁系统(Closed System)，FluX比重为较稳定，故无需另加比重控制器。要比泡沫型中易于挥发(IPA(异丙醇)来得简单，无需再加装比重管理仪器以掌控其补充与添加。
2、喷洒型的雾化小水点容易进入通孔中，提昇其助焊效果。
3、喷洒型还可採用前后两套相同或不同的配方单元，以改善板面与孔内的助焊反应，对于时常更换生产板类者尤其有效。为了检查全面性喷洒分佈的均匀与否，可採玻璃板或厚纸板进行试走及观察。
图4、此爲SAC305无铅波焊最常见的温度曲线，可随板子大小与零件多少而加以变化。
四、预热段的改变
大发快盈500 由于欧盟将于2007年可能立法禁用“挥发性有机物”，立即受到影响的就是，助焊剂中的有机熔剂(例如：异丙醇工SOprOpy1Alcoho1)将不能够续用了。随即只有水性助焊剂将要全面上场。由于水的沸点要比有机溶剂高出颇多，故预热段的总热量必须增多才能彻底赶走水份，而免于波焊中造成溅锡，进而引发绿漆表面锡球(SOlder Balls)的后患。
五、波焊段扬波器的不同
有铅63／37共熔 (EuteCtiC) 焊料之表面张力 (即内聚力) 较低(380dyne／260℃)，且沾锡时间(Wetting Time)也较短(0.5—1.0秒)，故锡池前段的扰流波(Turbulent Waveor Chip Wave)及后段之主体平流波(Main Wave)两者，在6 3／3 7焊接中总共经历时间约3—4秒(视板子大小而定)。然而来到无铅时代后，以SAC305为例，其表面力已增大到460dyne／260℃，以致在IMC不易生成下，沾锡时间也变慢而不得不多出了1—2秒。
图5、左爲无铅双波动态的近观，右爲待焊板逼近突波前的画面。
某些对两段高热量敏感的产品，还可另外利用扰流〈涡流）与平流波混合式的单波焊机，不但板面可放心焊妥，连通孔内也能涌入足够的锡量，此种单一扬波器的管理与维修，要比双套扬波器之产线者更爲简单。
图6、左二图即爲突波与平波合而爲一的Smart Wave画面，右图即爲其多口式扬波器的俯视图。
六、氮气环境
若能将全部波焊连线纳入氮气环境中时(购买氮气或氮气产生机，则当助焊剂完成零件脚与垫面氧化物的清除后，其后续高温历程中，在无氧情况下将不再会生锈，使得焊锡性与銲点强度也都将会变得更好。且锡池表面也将因无氧状态而得以减少浮渣，降低高价无铅銲料的无谓损失。如此不但可节省用料与废弃处理的双重成本，而且还能降低锡池黏滞拖拉而造成的搭桥(BridgeS)短路，冰山(Icicles)，以及突锡(Spikes)等缺点。现将其好处简述如下：
●浮渣减少、降低銲料用量，废弃物处理之负担也可减轻。
●助焊剂活性可获降低，维修也得以简化。
●焊锡性改善、操作范围加大，品质与可靠度均变好。
大发快盈500 图7、此三图均爲空气中电路板无铅波焊不断遭到氧化所产生大量浮渣的近观。
大发快盈500 其实氮氧环境并不需到达纯氮气的地步，可利用买来的氮气不断吹入密封式的波焊连线，以赶走空气赶走氧气，主要重点就是要在双波区进行驱氧。为了节省成本起见，其残氧率只要少到1500 p p m即可呈现良好的焊接效果，当产品不太讲究时还可将残氧率放鬆到2000ppm，其用量平均约在8—12m2／hr左右。採用氮气后，由于各种不良氧化效应的减少，故焊温尚可降低5—1 0℃而仍保有原本空气中较高温度的焊接效果。有了 N2的协力下助焊剂的活性也可不必太强，而活性之下降也就等同后续离子污染与，电化迁移”(Electro—Chemical Migration)之减轻，
大发快盈500 图8、当採用氮气环境协助时，锡波表面被N2所笼罩，如此即可大幅减少氧化物之浮渣。右图即爲有无时浮渣量的比较。
七、銲点的二度受热
现行组装板不但具有多量的SMT贴焊元件，同时还另具较少数需引脚插孔之波焊，因而皆EEl组件面(ComponentSide)经过SMT熔焊(Reflow)后，还需再做另一面的波焊或局部性的涌焊(Selective Soldering)。于是先前已被锡膏焊牢之各銲点，不免又要遭到另一次不利的再熔，致使其强度也因而蒙受损失。例如：某些QFP的众多伸脚，锡膏贴焊后一般可达12N／mm2的强度。但经过二次波焊之再熔者，竟然平均减弱到8N以下，其主要原因当然是焊点中IMC的长厚或板弯板翘累积应力之所致。
此种二焊带来的烦恼，原本在有铅焊接的QFP处即已常见，到了无铅时代还更将水深火热。先完成Ref1Ow的某些焊点中(即引脚、焊垫与銲料)，倘若仍存在少许银、铋、或铅时，更将因熔点的降低或铜面污染而容易开裂。凡当众多导电孔(Via)未经堵塞封死者，其波焊中的热量或锡量难免会向上涌出，进而造成附近已焊妥元件的再度受害，BGA腹底尤其首当其衝。
大发快盈500 为了减少导电孔的涌热与涌锡起见，可採用耐热型的KaptOn胶带，或可撕除性暂用性的防焊乳胶进行封孔，以减少上述的负面效果。也可在无需受热的区域，另外安装临时性的挡热板(例如：人造陶瓷板Se1ective Pallets)，只是这种补救非常耗用人工与额外花费而已。
