电路板焊接的品质要求

美国电子与电器业界两大协会〈IPC与EIA），于1992年4月首度联合出版与组装焊接有关的各种规范，其编号NO.1者即为J-STD-001之本规范。十馀年来不但已成为美国电子电器组装业界最流行的品质允收规格，并还成为全球同业所共同遵守的典范。

如今面临全球无铅化之重大变化，而与焊接有直接关系的J-STD-001当然就必须改版，方得以因应众多供需双方的迫切需求。经过参与者长期的修改与投票通过，001D终于在2005.2正式上市。由于无铅焊接的缺点太多，致使一般业者都不愿太早进入量产，一直要等到2006.7继续有铅就要违法之际，才会全面採取无铅焊接，因而全新001D版中所累计的量产经还不够多，想必不久将来的E版还会儘快推出。

一、锡膏孔焊与波焊

（一）、无铅锡骨进孔熔焊

"插入式"锡膏入孔的做法；是先将锡膏印在第一板面或第二板面的孔环或部份进孔，然后再插入零件脚，并利用SMT熔焊的过程，同时将插孔的引脚也一併予以焊牢。以代替原本先做插孔波焊，然后再做板面锡膏贴焊的两次加工法。其目的并非为了省工，主要原因是无铅波焊所用銲料SAC或SC ，其等焊温太高与热量太大，对PCBA加工板材与零组件等都将造成很大的危害，且又容易自板面上熔解下来颇多的铜份，锡池在铜污染不断增加之下，更造成熔点不断上升、流动性逐渐不足，以致焊锡性不良与銲点强度劣化等多种后患。

不过此种以锡膏进孔熔焊代替无铅波焊的做法很新，经验尚在起步，如何做到最好仍有极大的改善空间。下表中所列之允收规格即为PIH法所应遵循之尺度。

表1、锡膏进入通孔经熔焊后之允收度

1、所沾著之锡量系来自所印刷之锡膏。

2、通孔中尚未塡满锡之25%空泛区，系兼指组装面与銲锡面。

3、锡膏可印著在组装面或焊接面的孔环与通孔中。

（二）、通孔之无铅波焊

J-STD-001在6.3节中亦将无铅波焊加以规范，而在6.3.2中更明确指出锡料应将通孔1007。塡满，并须在上下两侧的孔环上沾满锡量。

表2、插脚通孔波焊后之起码允收情形

1、此处所沾之锡，可以任何方法所加工者，含印刷入孔之锡膏在内。

2、施加在任何板面之波锡或锡膏锡。

3、通孔中25%尚未塡满锡料之部份，系兼指第一面或第二面之不足处。

4、Class2板类直立孔中塡锡可低于75%。

（三）、第二级板类通孔填锡不足之允收说明

上表4中曾指出，当Class2板类通孔无铅波焊后，其孔内增锡不足75%时，例外情形为：
凡当通孔所欲连接者为散热之大平面时，则波悍后该通孔中只要填锡到50%即可允收。不过附带条件是第二面（焊接面）填锡处，其插脚与孔壁之焊接须完成360°之完全互连（100%，且孔环表面亦应沾锡75%。且某些情沉下仍须遵守用户之规定

图1、通孔波焊后直立填锡允许25%未满之示意图。

但图中通孔与第一板面间，其填锡未满处的接触角须小于90°呈现新月形之表面

二、单面板之弯脚波焊

IPC规范很少提到过单面板非镀通孔的焊接，非通孔环面的弯脚至少要45°，以待完成波焊后的銲点强度会更好。且第三段文字对弯脚銲点的外形也有所要求，要求其弯脚区形成的銲点中，其脚型仍应清晰可见才行，此即说明良好的焊接不宜加挂太多的锡量。否则徒然是流动性不足的拖泥带水，甚至是通过锡波速度太快在冷焊中所超出掠取的锡量而已。

图2、此说明PCB焊锡面某引脚通过波焊时，可能由于速度太快拖带的鍚量太多，以致接触角太大而无法允收。

其次是谈到SMT贴片加工单面孔环焊的弯脚规格，大原则是引脚突出孔外者不可违反电性绝缘的起码空距。其他有关NPTH中引脚突出长度的规格则列于表2中。至于各銲点沾锡量多寡的允收度则另列表4中。

表3、非通孔单面插焊之引脚突出

当有可能出现违反起码绝缘空距的情形，或引脚变形以致焊后过份突出而可能刺破防静电包装者，则引脚之突出不可超过2.5mm。

表4、非通孔电路板元件引脚插焊之起码允收情形

1、所沾著的锡量系来自焊接製程所得到的锡量。

2、系指銲锡所接触到的任何板面上。

三、表面贴装

（一）、銲点外观

表面贴装(SMT)之无铅焊接其品质要求之文字叙述为：

"所有銲接点其銲料与被焊表面之间，均应呈现良好的粘锡性与附著性。完工的焊接点须呈现光滑的外观，銲点所出现的刮痕与伤印不可让焊接完整性发生劣化"

由于銲料合金不同，引脚与銲垫的表面处理各异，以及大板子慢速冷却等参数，造成銲点外观灰暗、不亮与砂砾状表相等，对于材料与製程而言均属正常，此等銲点均在允收之列。

沾锡的好坏很难从外观上去判断，不过也可利用接触角去分辨焊接点的好坏，凡出现在PCB垫面或引脚表面的接触角，均不可超过90°。但亦有两种超过90°的例外情况，虽呈现銲料向外突出者却仍然可以允收。其中C图为銲料在銲垫边缘的突出。D图则为绿漆边缘的突出。

图3、左二图为正常允收之接触角，右二图为大于900而仍可允收的例外

无铅焊点与现行有铅焊点最大的差异就是外观的不同，无铅与有铅两者銲点之外观颇为相，以及接触角度较大的缺点。笔者个人认为此段文字太过于一厢情愿，事实上无铅焊接的问题太多，将来大量上线时，供需之间必将出现无穷的争议与烦恼，所可能衍生的种种苦难，势必将远远超过此段无关痛痒的文字，无可奈何之下也只好走一步算一步了 。

四、电路板銲点之各种缺失

凡銲接点出现下列品质不良者，均将视为不能允收：

a、銲点发生裂口

b、銲点出现扰焊现象，系指銲料尚处于浆态而未固化前，遭受到外力的抖动震动，以致外表出现皱纹等现象。

c、銲点出现冷焊现象，系指焊接热量不足，未能产生良好的IMC，而并焊牢的现象。

d、銲料之分佈已违反了起码电性绝缘之安全空距，或銲料已沿著引脚上爬而接触到元器件之封装本体，或渗入元器件之底部者，均视为缺点而不能允收。前者系指所各銲点所加挂的銲料太多，造成彼此间之起码安全空间遭到压缩；后者是指各式伸脚封装件其脚面过度爬锡而言。

e、无法符合对沾锡所要求的品质规格者，简言之即接触角不可超过90°。

f、焊点之间发生搭桥等短路情形，除非该等导体原本在设计上就是彼此相通的。