電路板廠家中新工法的出現(xiàn)，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(shí)焊牢。不過此種全新嘗試，目前還在逐漸發(fā)展中。

圖1.左圖為銲點(diǎn)接觸角大于90。接觸角的示意圖，右二圖為球面接觸角的示意圖。

前言中新增者，還對(duì)無鉛銲點(diǎn)外觀目檢規(guī)格加以說明，并與鍚鉛者有所不同(事實(shí)上放鬆頗多）。為了減少爭議起見，D版中特別附列多張彩色圖樣做為對(duì)比，且在右下角分別加貼黑底紅圈與白字之無鉛標(biāo)志以示區(qū)別。而且還以兩則黑點(diǎn)單列之條文，明白指出無鉛銲點(diǎn)的特徵〈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：

1、表面粗糙(顆粒狀或灰暗)

2、接角蜀角變大

一、無鉛銲點(diǎn)表面粗糙

橘皮狀潁粒外貌的詮釋無鉛銲料之主流者為錫銀銅SAC305或405 ，此等三元合金在熱熔或冷固之過程中，很難達(dá)到共晶共熔組成的理想狀態(tài)。一般熔焊操作的溫時(shí)曲線，其峰溫熔焊區(qū)段的升溫與降溫，保持正常情況時(shí)，則降溫中SAC銲料中占最多量的錫會(huì)率先自行冷卻而成為枝晶（之棒狀突出物，其馀仍處于液態(tài)的共晶部份，且將隨后冷卻而成為較平滑的區(qū)間部份。因而總體外觀上將出現(xiàn)許多顆粒狀的突起，微切片中亦可清楚見到純錫枝晶所均勻分佈的現(xiàn)象。而且另外形成Ag3Sn白色板條狀的IMC也是有目共睹。事實(shí)上結(jié)構(gòu)中顆粒狀的純錫枝晶對(duì)強(qiáng)度與可靠度的負(fù)面影響不大，反而是共晶區(qū)的微裂與Ag3Sn的IMC ，卻是老化中開裂的起源。

圖2、左二圖為有鉛插孔波焊與SMT貼焊的實(shí)物畫面，右二圖為無鉛銲點(diǎn)之對(duì)比外觀。

圖3、左為無鉛焊接所呈現(xiàn)BGA銲點(diǎn)之不均質(zhì)組成，

其截面向外伸出者為Ag3Sn的板狀結(jié)晶，

右圖是SAC銲點(diǎn)經(jīng)特殊蝕刻而突顯Ag3Sn與Cu6Sn5之畫面

二、無鉛銲點(diǎn)出現(xiàn)異常時(shí)的允收規(guī)格

鍍通孔插腳波焊焊后發(fā)生吹孔，或SMT貼銲點(diǎn)呈現(xiàn)見底的針孔， 或外表之凹陷者，只要銲點(diǎn)尚能符合其他品質(zhì)要求，則Class1可允收。但Class2與3卻須視之為"製程警訊"。讀者請(qǐng)注意，從品管與改善之原則看來，發(fā)生製程警訊時(shí)，客戶方面必須見到改善方案與執(zhí)行決心后，才能對(duì)現(xiàn)品考慮允收，是故『製程警訊』反而成了更為嚴(yán)肅的整體性問題。

圖4、此五圖中之1.2.3為典型之吹孔與針孔；而4與5則為銲點(diǎn)之表面凹陷。

圖5、左圖兩引腳間已沾著大型之短路錫球，右圖為眾多擴(kuò)散式的小錫球

圖6、上二圖為引腳間明顯的搭橋短路，下二圖為拖錫與錫網(wǎng)等嚴(yán)重異常。

液態(tài)無鉛銲料流動(dòng)性不足的詮釋：

若將焊接峰溫針對(duì)銲料熔點(diǎn)所高出的溫度落差，解釋成為"火力"或流動(dòng)性時(shí)，對(duì)錫鉛熔焊而言其火力平均為42℃ ，錫鉛波焊平均可達(dá)67℃。但由于無鉛銲料的熔點(diǎn)已較錫鉛上升了 34℃或44℃，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28℃與48℃。如此一來在火力不旺流動(dòng)性變慢以致黏滯度增大下，當(dāng)然就容易發(fā)生搭橋短路的諸多缺點(diǎn)了。

而且無鉛波焊之錫池中，一旦銅污染量超過0.1%by wt時(shí)，則池中銲料的m.p還將再上升3℃。在不敢相對(duì)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(dòng)作之遲滯難免會(huì)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)，等諸多不夠乾淨(jìng)俐落的嚴(yán)重缺點(diǎn)，也都一一現(xiàn)形。在無法除銅下只好添加純鍚對(duì)銅污染予以稀釋。

無鉛波焊的焊溫已高達(dá)265-270℃，對(duì)PCB板面上的各種銅件傷害極大。由于其熔（溶）銅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，不但板面遍佈破碎殘錫外，而且銲點(diǎn)中與鍚池中所多的銅份，還會(huì)生成Cu6Sn5的針狀結(jié)晶IMC。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)荊棘滿地與遍佈針狀結(jié)晶的慘景，其后續(xù)還會(huì)引發(fā)更多的災(zāi)難?？礃幼訜o鉛波焊快要走到了盡頭，實(shí)在玩不下去了 。

圖7、左為有鉛焊接領(lǐng)域其峰溫與火力的說明，右為無鉛火力不足的圖示表達(dá)。

當(dāng)銲料已不再是共晶共熔之組成者，則熱熔與冷凝過程中一定會(huì)出現(xiàn)漿態(tài)。此種固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(dòng)輸送中受到振動(dòng)抖動(dòng)等外力干擾時(shí)，不但局部銲料〈指純鍚部份）會(huì)快速凝固形成骨狀枝晶，或者出現(xiàn)應(yīng)力條紋等明顯外觀；其表面有如青筋曝露血管突起之形貌者，特稱之為"擾銲"。無鉛銲點(diǎn)原本表面就已不夠平滑，但若出現(xiàn)應(yīng)力條紋太多又過份明顯者，仍然是擾焊所致，三級(jí)板類仍均視為缺點(diǎn)。

至于表面貼裝銲點(diǎn)的開裂，其原因也多半出自軟弱漿態(tài)的時(shí)段中，遭到了過大應(yīng)力的衝擊，進(jìn)而造成無鉛銲點(diǎn)冷卻后的開裂。三級(jí)板類均視之為缺點(diǎn)。此等拖泥帶水的缺點(diǎn)在目前錫鉛銲料中，也偶而會(huì)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。

圖8、從此D版三圖中均可清楚看到發(fā)生應(yīng)力線的外觀。

圖9、此D版二圖均可見到銲點(diǎn)開裂的外觀。

圖10、波焊發(fā)生錫尖，主要原因就是火力不足與黏度太大所致。

由于PCB板厚Z方向的熱脹系數(shù)（CTE)，在無鉛波焊的強(qiáng)熱下平均達(dá)55-60 PPM/℃，而無鉛銲料本身的CTE卻僅只20-25 PPM/℃而已，以致尚未焊牢時(shí)就被CTE的差異所拉裂了 。若不幸無鉛焊點(diǎn)中又出現(xiàn)鉛污染或鉍污染時(shí)，則還更是落井下石慘上加慘，有時(shí)焊點(diǎn)較牢者連銅環(huán)的外緣也被拉起。D版對(duì)于無鉛波焊朝上之主板面浮裂者，三級(jí)板類均可允收。

事實(shí)上IPC各種規(guī)范均未涉及單面板的品質(zhì)，主要原因是美國PCB與PCBA兩大業(yè)界，多年來已不再生產(chǎn)單面板與單面板組裝的產(chǎn)品，有所需求的美國品牌商，只要向亞洲業(yè)者購買最終之整機(jī)成為自已的品牌即可。因而單面板工藝所需的技術(shù)與品質(zhì)文件都一向付之闕如。

圖11、左為無鉛波焊后第二面上銲環(huán)浮裂的現(xiàn)象，右為銲點(diǎn)開裂過大的外觀

由于無鉛銲料多半難以達(dá)到共晶組成，因而銲點(diǎn)在冷卻固化的過程中，首先大部份純錫會(huì)率先固化而成枝晶。此種高溫中眾多純鍚枝晶間，尚存在高黏度的液態(tài)共晶式合金。一旦此種固液并存的漿態(tài)其維持之時(shí)間太長，或受到頗大外力振動(dòng)干擾時(shí)，其最后待冷中央的液體部份，會(huì)形成強(qiáng)烈快速的冷卻收縮，進(jìn)而出現(xiàn)所謂的收口。

D版對(duì)此種無鉛焊接裂縫頗大收口（見上圖右）的允收規(guī)格是：銲體裂口尚未太深仍可見到錫底；亦或此種裂口尚未觸及到引腳、銲墊或孔銅壁等基底者，則仍可允收。倘若無鉛銲點(diǎn)之收口或裂口已見不到錫底，或已直接碰觸到引腳或銲墊者，則仍然視為缺點(diǎn)。至于有鉛焊接者，其銲點(diǎn)一向不允許出現(xiàn)收口或熱裂口 。