电路板无铅焊接的管理流程
一、避免混料
过渡期间原本有铅波焊与新设的无铅波焊两者不可混用。凡尚未消耗完毕之库存零件，其引脚仍为旧式锡铅电镀皮膜者，则应採有铅焊接，否则有铅引脚通过无铅锡池时，难免会造成銲料的铅污染，而且还会造成其他组装板的铅污染。此举不但可能会违反ROHS的规定，而且少量的铅污染还会引发銲点强度的不足。因而两线并存时，如何防止混料，的确是马虎不得的要务。
二、选用新机
由于无铅焊接的热量大增，必将造成板材与零件的严重损伤。加以多数板类还须Reflow及wave两次强热焊接，灾情尤其惨重。加上多数业者对无铅强热的认识不多，而竟然为了某些銲点瑕疵又多走一次波焊者，其后果更是不堪设想。因而如何避凶趋吉，还必须不断吸收新知改用新法，方才不辱使命顺利量产。
图1、左上图为著名日商千住金属公司（SMIC)所推出无铅波焊机SPE-300之透视图，
右上及右下为国产品"嵩镒电机"之波焊机及其操作面板，中为双波的俯视图及板子行进方向。
首先是无铅波焊产能的建立，建议购买全新设计的无铅波焊机，而不宜将旧机清洗(利用纯锡)或改装，以减少恼人的铅污染。波焊机的机构较简单，由于没有(ReflOw机)热空气温度容易变化及瞬间正确补偿的难度，因而完全不必考虑美、曰或欧洲各种舶来的著名品牌。其实台湾自产机种已相当好用，例如台币100万元以内，，嵩镒电机”所推出的无铅波焊机组，其口碑即十分不错。
三、电路板焊接管理流程的操作参数
由前对SAC305的焊温曲线可知，待电路板焊板全部底面接触锡波者，前突波之穿越约1—2秒，后平波约2—3秒，总共约在4-5秒之间，要比有铅波焊多出1—2秒。若已採专用载具(Special Pallet)而只在板底露出局部焊接者，则在集中锡量热量的专属接触下，甚至只用单波即可完。成插焊与贴焊。讲究填孔锡量(至少75％)或载具很厚者，单独使用前面的突波时间稍加延长下(3—4秒)即可完成焊接。一般简单板面也可单独使用后面的平波进行焊接。如此前后二波单独使用，将可减少两次热量衝击的伤害。
图2、左为双波的侧视画面，其居后平波协助其流回的导流翼板及阻流板，
两者均可进行高度与角度之微调，以改变平波后段的回流状态。
右为待焊板通过全机时板子底面不同位置用profiler所分别测到的温度曲线，以及预热与双波温度的起落情形。
要注意的是预热到锡波之间，电路板板面温度不可下降太多(须少于3℃)，以免造成热量不足的冷焊，最好在到达前波间额外加装22O℃以上的热风辅助，目前新机均已考虑到此种无铅特性的需求。且为了防止锡池侧面降温以致全板温度不均之烦恼，无铅波焊新机还在主池之外另加单独的保温池，以确保主池温度不致瞬间下降。
一旦板面或孔外引脚之预热不够，则进入锡波的瞬间会降低其局部接触的焊温。且因锡温下降时黏滞度还会出现增大之现象，进而造成相邻引脚之间的搭桥短路。业界长期研究发现，在PCB表面处理的因子已固定下，导致入孔锡量不够的各种因子中，预热不足就占了5 8％之多，其次才是焊温、接触时间与助焊剂品牌等次要因子。
波焊的主要参数有四，即：助焊剂、预热、焊温、与接触时间等。由于板子面积不同，以及零件数目与其体积大小各异等，都会影响到波焊的成绩，故凡当更换待焊板类时，均需斟酌应有情况预先试走一片，然后再就经验而对各参数进行微调。下列者即为主要操作参数的说明：
图3、左为无铅全新设计的锡池，近观者为避免失温所加设的保温池。右为主锡池池面之浮渣与双波扬波马达的配置情形。
（一）、助焊剂（Flux)
对于无铅波焊与OSP皮膜的焊锡性而言，F1uX品牌的差异很大，必须小心比较评估。对现行的各种商品或未来水性助剂(VOC，waterbase)而言，喷洒型是最好的选择。喷洒量以380--580mg／dm或45—50ml／min较佳，以达到小滴式雾化(atomization)但还不致回滴(bouncing)为宜。此举还能避免板子前缘或后缘之过度集液，并可减少出机乾燥后板面色泽的差异与不洁慼。助焊剂在板面上之分佈情形，可利用厚纸板试走及观察。
（二）、预热(Prchcat)
此站可将板体与零件之温度拉高，以减少对锡波瞬间降温之冶焊效应，并提供能量协助助焊剂进行去锈之化学反应，进而将引脚与焊垫表面的氧化物悉数清除。同时还能够赶走溶剂或水份以抑制进波时的溅锡，减少不良锡球(Solder Ba11ing)的发生。检查预热是否合规的方法，系利用感温线测知朝上板面的温度，其范围按板面大小与零件多少而控制在90一130℃之间，一般以110℃为宜。採行专用载具(Pallets)者则板面温度平均约降至7 0一80℃。
图4、左上图为无铅波焊机预热后到达突波前，为保持底板面免于失温而加设的辅助热风段。
左下图为影响进孔填锡量各种成因的百分比例图，其中预热就占了58％。
右上图为无铅波焊进孔良好的切片背光画面，右下为PTH填锡不足但仍可允收的切片 。
（三）、焊温(Solder Temp)
虽然电路板无铅銲料可选用熔点为217℃的SAC305、SAC3807，或熔点为227℃的SCN(Ni0.02—0.05bywt)，两类銲料均可调至260一270℃的峰温，并应每两週检查一次池中之溶铜量(0.9 g／1为上限)，确知其黏度不致因mp上升而增加太多，进而得以减少短路与搭桥的发生。
（四）、接触时间(Contact Time)
是指板子底面众多之待焊点，其某定点实际通过两次锡波总共接触的时间而言，由于无铅銲料的沾锡时间(也就是IMC的成长时间)比起有铅者平均要慢，因而操作中的接触时间亦须多出1—2秒。也就是总体应控制在3—5秒之间，大板多件者还要视实际情况而稍行延长。当然此种“接触时间”主宰了输送链的行走速度，故亦可从速度的调整上反推而找出接触时间的短。一般波焊机长度3.6 m者，若其设定接触时间在3—4秒时，其总体行进度应在1.0一1.2m／min之间。
四、使用载具进行选焊(Pallets)
电路板打样中早先有铅波焊时，即已採用简单的不锈钢框架式载具，由于此种简单框架有外围可承载板边，是故板子底面(Solder Side)仍然全部曝露在锡波上。凡双面均有SMTH~装零件者，底面不但可执行插脚元件之孔内填锡，同时也可对装元件在先行点胶与热固下进行加锡之波焊，颇有节省成本减少工序(少一次焊)的好处。
图5、此二图均为波焊用待焊板的活动框架，与可跨搭两侧输送链带的画面。
当待焊板到达波面时，顶板面的温度应控制在110一120℃之间，有了专用盘的隔热下，顶面的温度约只升高到70一80℃左右。此时底面立即会受到波焊热的衝击，一般较厚的多层板在两次无铅高热强烈Z膨胀的摧残中，以及密集内又遭填锡时(如某些BGA腹底板区或连接器区的众多通孔)，几乎很难避免局部板厚方向的多处分层或板裂。通常孔铜够厚或孔铜的延伸率(E1ongation)够强时(例如20％以上)，则于顺利通过电测相安无事下，任谁也不知道内部板材已经出现多处细微胀裂，唯有在通孔惨遭拉断且又无法通过电性测试时，刻意追究的微切片画面上才会一目瞭然O当然若已发生较大面积的爆板者，一般外观也都必然难逃法眼。
图6、此为14层厚达2.5mm的多层板，其中一枚经由绿漆塞孔无需填锡的深孔，
经波焊后发生无法导通的断孔切片（50X)，以及局部拉断之细部情形（500X)。虽然板材已出现裂纹，
但主要原因还是电镀铜品质不佳〈气泡附著以致镀铜层无法成长，以及延伸率不足20%〉所致。
目前多数板类仍需两次无铅焊接，也就是前一次顶面的锡膏热风回焊(Ref1Ow)，与随后底面(Under Side)的波焊(wave)，厚板类将很难通过两次强热的考验。每个料号特製的专用托盘，只在局部区域开出波焊所需的窗口，即可使之与波面接触而完成局部吃锡而焊牢。其他无需波焊的板面则一律用托盘予以遮蔽保护，如此一来即使波焊两次仍能安全无虑而不致胀裂。
不过此种个别料号专用托盘的成本并不便宜，一般系採无铜较厚的F R一4板材，在双面进行三度空间选择性切削加工而成者，其事先CAM程式的製备，与后续逐一加工进行切削铣平与镂空的自动化机械工程，所需成本当然都不会便宜。以一迟见方玻纤环氧树脂的专用托盘为例，其单价就已高达N.T.2500，且单一料号在连续量产中必须备有足够週转数量才行，一般托盘平均约为1 5—2 0片，比起单面板切形用的高碳钢的衝模还要贵，绝寻E一般量产类电子组装板之所能负担。
除了单价昂贵外，此等专用载具之用途也并非无往不利，例如顶面佈满众多的SMT元件，而底面波焊件(含插孔元件与点胶贴件)又几乎全面密佈之板类者，或是密度较高面积较小的板类，在载具开窗难度太高下也只好割爱。由此可知无铅波焊所影响的成本，绝非只是銲料单价变贵与耗电增多而已。
图7、此四图均为防止无铅波焊强大热量伤及无辜所用的托盘(载具)，其顶面设有固定待焊板用的活动弹片，
以方便板子的更换。此二载具均採FR一4较厚板材所製作。且当产量很大时，
此种载具常需多达30片以方便周转，金额庞大下竟然使得业者不敢轻易更改板面设计，大有削足适履之势。
图8、左上图说明载具底面开口处，必须还要在Z方向进行斜角加工，以方便突波与平波顺利涌入待焊的通孔。
开口侧壁未切斜边者，当其通过波面时将出现锡波无法到达的死角，其馀三图均为待焊板与载具组合的关系图。
且当底面上待焊零件高矮不同，或必须要将已焊妥的SMD护牢者，其载具材料必须也要很厚，加工还要很深才行，当然此等载具的成本将会更贵。而且其突波之扬波高度也要调高（12mm)才能将高悬的待焊区焊妥，如此一来浮渣量也必随之增多。故知载具选焊法的成本确实不便宜。
五、锡渣处理
无铅波焊温度升高与氧化加剧下，致使池面的锡渣也为之增多。通常可在池面捞除浮渣（Dross)前洒下还原剂，如此将可让浮渣中夹杂的有效銲锡，仍可被还原成为有用的銲锡而再溶回池中。另有一种专用的锡渣回收机，更可将浮渣盛入后，在高温中进行旋转搅拌约10分钟，于是比重较大的銲料会从底部漏下而得以回收，此种专用回收机售价约在2万元左右。
