電路板組裝之焊接

一、前言
　　電子工業必須用到的焊錫焊接（Soldering）可簡稱爲“焊接”，其操作溫度不超過400℃（焊點強度也稍嫌不足）者，中國國家標準（CNS）稱爲之“軟焊”，以有別於溫度較高的“硬焊”（Brazing，如含銀銅的焊料）。至於溫度更高(800℃以上)機械用途之Welding，則稱爲熔接。由於部份零件與電路板之有機底材不耐高溫，故多年來電子組裝工業一向選擇此種焊錫焊接爲標準作業程式。由於焊接制程所呈現的焊錫性（Solderability）與焊點強度（Joint strength）均將影響到整體組裝品的品質與可靠度，是業者們在焊接方面所長期追求與面對的最重要事項。
　　二、焊接之一般原則
　　本文將介紹波焊（Ｗａｖｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、熔焊（Ｒｅｆｌｏｗ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）及手焊（Ｈａｎｄ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）三種制程及應注意之重點，其等共同適用之原則可先行歸納如下：
　　２．１空板烘烤除濕（Ｂａｋｉｎｇ）
　　爲了避免電路板吸水而造成高溫焊接時的爆板、濺錫、吹孔、焊點空洞等困擾起見，已長期儲存的板子（最好爲２０℃，ＲＨ３０％）應先行烘烤，以除去可能吸入的水份。其作業溫度與時間之匹配如下：（若劣化程度較輕者，其時間尚可減半）。
溫度（℃） 時間（hrs.）
１２０℃ ３.５－７小時
１００℃ ８－１６小時
８０℃ １８－４８小時
　　烘後冷卻的板子要儘快在２?３天內焊完，以避免再度吸水續增困擾。
　　２．２預熱（Ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ）
　　當電路板及待焊之諸多零件，在進入高溫區（２２０℃以上）與熔融焊錫遭遇之前，整體組裝板必須先行預熱，其功用如下：
　　（１）可趕走助焊劑中的揮發性的成份，減少後續輸送式快速量産焊接中的濺錫，或ＰＴＨ孔中填錫的空洞，或錫膏填充點中的氣洞等。
　　（２）提升板體與零件的溫度，減少瞬間進入高溫所造成熱應力（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｓｓ）的各種危害，並可改善液態融錫進孔的能力。
　　（３）增加助焊劑的活性與能力，使更易於清除待焊表面的氧化物與汙物，增加其焊錫性，此點對於″背風區″等死角處尤其重要。　
　　２．３助焊劑（Ｆｌｕｘ）
　　清潔的金屬表面其所具有的自由能（Ｆｒｅｅ Ｅｎｅｒｇｙ），必定大於氧化與髒汙的表面。自由能較大的待焊表面其焊錫性也自然會好。助焊劑的主要功能即在對金屬表面進行清潔，是一種化學反應。現將其重點整理如下：
　　（１）化學性：可將待焊金屬表面進行化學清潔，並再以其強烈的還原性保護（即覆蓋）已完成清潔的表面，使在高溫空氣環境的短時間內不再生銹，此種能耐稱之爲助焊劑活性（Ｆｌｕｘ Ａｃｔｉｖｉｔｙ）。
　　（２）傳熱性：助焊劑還可協助熱量的傳遞與分佈，使不同區域的熱量能更均勻的分佈。
　　（３）物理性：可將氧化物或其他反應後無用的殘渣，排開到待焊區以外的空間去，以增強其待焊區之焊錫性。
　　（４）腐蝕性：能夠清除氧化物的化學活性，當然也會對金屬産生腐蝕的效果，就焊後産品的長期可靠度而言，不免會造成某種程度上的危害。故一般配方都刻意使其在高溫中才展現活性，而處於一般常溫環境中則儘量維持其安定的隋性。不過當濕度增加時，則還是難保不出問題。故電子工業一向都採用較溫和活性之Ｆｌｕｘ爲主旨，尤其在放棄溶劑清潔制程後（水洗反而更會造成死角處的腐蝕），業界早己傾向Ｎｏ Ｃｌｅａｎ既簡化制程又節省成本之″免洗″制程了。此時與組裝板永遠共處之助焊劑，當然在活性上還要更進一步減弱才不致帶來後患。