電子產(chǎn)業(yè)電路板生產(chǎn)中電路板焊接一向使用者即為含鉛焊料。過去數(shù)十年間，此種技術(shù)早巳廣用于無數(shù)組裝與封裝產(chǎn)品中，所有電路板也都能適應(yīng)此種成熟的焊接技術(shù)。各式品質(zhì)與可靠度之標(biāo)準(zhǔn)、測試方法與管理流程等全都根據(jù)此種含鉛焊接技術(shù)而訂定。
由于ROHS(歐盟限制有害物質(zhì)使用之指令)主導(dǎo)之禁止鉛，已為整個(gè)電路板在板材與製程方面帶來了很大的影響，主要重點(diǎn)即在焊接技術(shù)的改變。此種限制所造成的衝擊除了焊接技術(shù)以外，還更牽涉到電路板材料之丕變。換言之，即便電路板材料中不含鉛，但卻并不表示與無鉛技術(shù)得以相容。新式焊接多已偏好所謂的SAC305合金(錫、銀、銅)，其熔點(diǎn)較現(xiàn)行錫鉛共熔焊料約高出3 4℃。當(dāng)前的任務(wù)就是如何利用此種無鉛銲料，而能達(dá)到舊式有鉛合金之焊接成績。為了跟得上電路板在板材、迴焊、與助焊劑方面的最新發(fā)展，業(yè)者們必需投入大量的人力與物力方不致在轉(zhuǎn)型中出現(xiàn)落差。
一、去膠渣與鍍通孔
（一）、電路板除膠渣
當(dāng)電路板採用綠色製程時(shí)，對(duì)于現(xiàn)行去膠渣與鍍通孔等製程都會(huì)帶來許多衝擊。所謂的綠色製程目前的內(nèi)涵以下列為主：
◆無鹵素基材    ◆可耐無鉛焊接之基材    ◆無氰化物之化學(xué)銅製程
◆無E D TA之化學(xué)銅製程   ◆無甲醛之化學(xué)銅製程
無鹵素板材系指是不含臭化物耐燃劑者，當(dāng)進(jìn)行除膠渣或P T H製程時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)許多不相容的情形。此時(shí)還需要電路板基材廠商的配合，另行開發(fā)可以匹配后段流程之新式耐燃劑，以及添加劑等板材。這些全新成份的板材，其下游製程必須重新加以評(píng)估，以找出最佳之工作條件。如此一來製程供應(yīng)商及電路板製造商等，勢必將會(huì)增加許多工作，另一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)，就是綠色生產(chǎn)難免會(huì)對(duì)某些製程，造成提早老化與毒化的現(xiàn)象。例如板材中的填充劑（Fi11er)就會(huì)導(dǎo)致除膠涅液的活性期為之縮短，并還可能影響到化學(xué)銅前的鈿活化反應(yīng)。這些惱人的都需要加以評(píng)估與進(jìn)一步的研究。
至于可耐無鉛焊接之板材中，某些無鹵材料同樣也要面對(duì)適應(yīng)與否的問趨如何在改變基材組成后仍能具有更佳的性能，如何能通過T260與T288耐熱碧間的嚴(yán)格考驗(yàn)，還都需要繼續(xù)努力不斷改進(jìn)。市面上許多可耐無鉛的新基材，乎全是以酚類(P N)取代雙氰胺(Dicy)作為環(huán)氧樹脂之硬化劑，或是其他夏更特別的樹脂混合物為基礎(chǔ)。對(duì)無鉛與無鹵材料而言，藉由填充劑以降低膨貼數(shù)與改善電性的做法，亦相當(dāng)重要。所有新板材皆必須能與高錳酸鉀去膠渣製匹配才行，對(duì)于可能出現(xiàn)的毒化與敏感性者，也都必須加以深入探討。阿托科技正在進(jìn)行這樣的研究工作，對(duì)于許多傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)基材而言、無鹵基材與無鉛基桐正待深入探討，以下即為部份工作之內(nèi)容。
◆配合三種膨松劑之標(biāo)準(zhǔn)式與強(qiáng)效式高錳酸鹽除膠渣藥液
◆化銅前活化反應(yīng)中鈿金屬的吸收率
◆化學(xué)銅製程的覆蓋率與附著力
◆關(guān)鍵槽液之污染管制等
從部分結(jié)果可清楚顯示出各基材的適應(yīng)性，以及對(duì)個(gè)別基材評(píng)估的需求。

圖1、三種膨松劑對(duì)不同基材所產(chǎn)生weight Loss的比較

圖2、舊式標(biāo)準(zhǔn)Desmear製程后所呈現(xiàn)膠渣被蝕除的效果

圖 3、板材中填充劑較多者之除膠渣情形

圖4、填充劑較少者之除膠渣情形
（二）、不含氰化物之化學(xué)銅製程    。
在化學(xué)銅製程中氰化物長期來一直做為安定劑之用途，雖然該氰化物在化學(xué)銅藥液中含量非常少，但由于氰化物含有劇毒，若能少用或不用則最好。在環(huán)保壓力下，藥水商所供應(yīng)之新式化學(xué)銅均強(qiáng)調(diào)已不含氰化物，此等新產(chǎn)品現(xiàn)已在水平與垂直製程中展開用途。
（三）、不含EDTA之化學(xué)銅製程
EDTA是一種螯合劑，一向NtYm于工業(yè)界及化學(xué)銅製程中，由于此物具有很強(qiáng)的蝥合特性，會(huì)捕捉往槽液中的二價(jià)金屬離子而成為錯(cuò)離子，以致能懸浮在液中。因此在廢水處理過程中，待沉淀的鉛或其他金屬離子，會(huì)與E D T A產(chǎn)生螯合作用而無法沉淀，以致造成廢水處理之困難。一旦廢水處理無法將蝥合物予以破壞時(shí)，則重金屬會(huì)被放流到環(huán)境中而造成污染。
 為了排除E D TA對(duì)環(huán)境的危害性，綠色製程希望能改用其他較弱之蝥合劑，如天然葡萄之製品，酒石酸等為代用品，以便容易再處理與生物分解。早在水平化學(xué)銅導(dǎo)人時(shí)，阿托公司便決定使用對(duì)環(huán)境無害之酒石酸化學(xué)品槽液；從1 9 9 9年起安裝第一條水平系統(tǒng)至今，已持續(xù)使用不含E D TA之化學(xué)銅系統(tǒng)，這種趨勢目前已成為所有藥水供應(yīng)商之潮流。
       （四）、無甲醛之化學(xué)銅製程
       甲醛最近被證實(shí)，已由可能致癌性而升級(jí)為確實(shí)致癌性之物質(zhì)，此等最新公佈之有害物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，正意味著業(yè)界應(yīng)儘速尋求甲醛以外的替代物。目前市售中已  七有許多標(biāo)榜不含甲醛直接電鍍之藥水，因此改良式化學(xué)銅已成為尋F常迫切需要的製程。時(shí)下已有一兩種改良式化學(xué)銅正在小量試用階段，而最新一代的無甲醛系統(tǒng)則已應(yīng)用于軟板製程中0以綠色電路板為主題的趨勢，已對(duì)去膠渣與化學(xué)銅等通孔製程造成影響，目前影響最大是無鹵素與耐無鉛之基板。對(duì)于此等全新板材的上線使用，難免會(huì)對(duì)既有製程帶來衝擊，必須要小心逐步導(dǎo)入，最好是建立一套最佳化的做法，以期達(dá)到最好的效果。
       二、電鍍銅
       電鍍銅最好能控制孔銅與面銅的厚度比例，其前處理與鍍銅本身都要就無鉛焊接之全新板材而加以調(diào)整，如孔縱橫比或線路鍍銅中之線寬與間距等特性而詳加考慮。電鍍銅鍍層必須要具備良好的銅厚均勻性以及優(yōu)異的機(jī)械特性，例如延性 (Elongation)與展性(Ducility)等，才能耐得住后續(xù)多種流程的考驗(yàn)。進(jìn)而才會(huì)使得完工電路板擁有夠好的可靠度與滿足客戶的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)已有一種較新的熱循環(huán)(Thermal Cycling)量測技術(shù)，可對(duì)PCB品質(zhì)具有較精確的評(píng)估，與傳統(tǒng)電路板的生產(chǎn)比較而言，所謂綠色P C B之生產(chǎn)，就是採用無鉛焊接與其相關(guān)的全新參數(shù)，這將對(duì)電鍍銅將會(huì)帶來很大的影響。
        電路板無鉛焊接與傳統(tǒng)焊接的差異如下：
       ◆焊接溫度比原來有鉛者約高出3 4℃。
       ◆焊接操作中的高溫時(shí)間較長。

較高的焊溫與較長的留置時(shí)間，造成板材Z方向的膨脹加劇，與通孔中電鍍銅層拉伸應(yīng)力的增大。這種對(duì)銅層所增加之拉伸應(yīng)力，與電鍍銅可靠度之傳統(tǒng)量測法甚為類似，一般做法是將試片以漂錫或浸錫法，在規(guī)定溫度的錫鉛合金中，進(jìn)行熱應(yīng)力試驗(yàn)。為了快速得知結(jié)果起見，目前多已採用互連熱應(yīng)力之工S T做法。從各種測試中可看出影響電鍍銅可靠度其因素之順序如下：
        ◆P CB基材之Z方向熱膨脹系數(shù)CTE。
       ◆板厚。
       ◆通孔孔徑。
       ◆電鍍銅厚度。
        P C B基材對(duì)于現(xiàn)行焊接可靠度的影響力最大，因此可預(yù)見的是對(duì)于無鉛焊接可靠度的影響應(yīng)該也是最大。
       （一）、無鉛迴焊次數(shù)對(duì)電鍍銅的影響
       電路板無鉛焊接對(duì)電鍍銅可靠度的影響，已有一系列的測試方法。首先以直流電在垂直線生產(chǎn)上進(jìn)行(圖形)線路鍍銅，并使其銅厚達(dá)到3 O u m，以下為考試板製作之重點(diǎn)說明：
       ◆板厚1.5 m m，孔徑為0.4 m m與1.2 m m
       ◆六層板含線路鍍銅
       ◆基材特性丁Tg1:131.1 ℃，Tg2:137.8℃。
       所用板材為標(biāo)準(zhǔn)：F R 4之低T g材料，此種板材料預(yù)期在可靠度試驗(yàn)中，會(huì)在前段過程中即可能失敗， T g=6．6℃已表示基材在壓合過程中其高分子可能并未完全聚合，于是后續(xù)之各種熱過程中即潛在出現(xiàn)爆板的可能性。
       完成電鍍銅后從考試板上切下之試片，需經(jīng)熱應(yīng)力(T h e r m a l S t r e s)試驗(yàn)之漂錫(Solder Floating)288℃ X 1 O秒前后共6次，然后再進(jìn)行微切片檢查。相同來源的其他試片又另做過工ST之熱應(yīng)力試驗(yàn)，并按工P C標(biāo)準(zhǔn)之無鉛焊溫曲線共做四次試焊，然后再經(jīng)6次每次10秒288℃之漂錫熱應(yīng)力試驗(yàn)，最后才進(jìn)行彼此對(duì)比與判讀。

圖5、此為IST熱循環(huán)試驗(yàn)后之切片，顯示多層板經(jīng)熱反應(yīng)后基材之變形現(xiàn)象。

圖6、鍍銅又經(jīng)6次2 8 8℃熱應(yīng)力試驗(yàn)后，從其切片圖可看出基材的變形，焊墊浮離以及樹脂空洞等劣化現(xiàn)象，但試驗(yàn)用電鍍孔銅壁則尚無斷裂情形。

圖7、此等切片圖系經(jīng)四次無鉛熔焊之實(shí)做，以及六次288℃熱應(yīng)力試驗(yàn)等折磨。幸好均未發(fā)現(xiàn)鍍銅孔壁之?dāng)嗔眩珔s都已出現(xiàn)焊墊浮離及樹脂空洞。