摘  要

电路板组装及相关原料的无卤素规范1在过去几个月来已成为热门的焦点话题。很多计算器大厂已宣告未来两年无溴的发展准则2, 3。关于卤素的规定，因系缘自于RoHS对于电路板及塑料中多溴联苯(PBB)4 及多溴联苯醚(PBDE)5 的限制，但如今却演变成依IEC 61249-2-216, JPCA-ES-01-20037, 及 IPC-4101B8这些规范中对于可侦测的卤素含量的限制。对于锡膏而言，原本就有IPC J-STD-004A规范来规定其中的卤素/卤化物的含量。本文将详细论述新的卤素规范对于 IPC J-STD-004A9规范中助焊剂分类及对于锡膏应用的潜在影响，同时，对于无卤配方的锡膏于一般含卤素配方的锡膏做比较及研究。

关键词：无卤素, 锡膏

引言
溴型阻燃剂10常被使用于电器电子产品塑料中当作降低或防止着火的有效阻燃剂。但某些溴型阻燃剂会有永久性的有机污染问题，虽然，部分生物累积的影响不是很明确，但像多溴联苯醚（PBDE）就是耳熟能详的危险物。

锡膏实际上是由约90%的锡粉及10%的助焊剂组成，由于锡粉只是单纯的金属，故并不会含有卤素。免洗锡膏的助焊剂配方一般以松香或树脂为主，再加上一些有机化合物所形成的。锡膏助焊剂主要的功能是在回流焊加热中去除金属的表面氧化物、保护加热中的再氧化、促进融锡在金属的表面润湿性。虽然，松香/树脂自身有着有限的活性，但在配方中是主要成分。因此，需要加入一些活化剂来加强助焊剂的润湿性。 最常用的活化剂就是共价键的有机氯/溴化合物。  

表1 助焊剂识别系统

J-STD-004A, “焊锡用助焊剂规范”依成份、活性等级及对助焊剂中的卤化物含量对助焊剂进行分类。 J-STD-004A以存在与否（0或1）来界定卤化物的存在。确切地说，0.0% 卤化物代表助焊剂中的卤化物含量占固体含量的0.05%以下，即可称为无卤化物。IPC-TM-650, 2.3.28.1测试方法是将锡膏中助焊剂萃取成溶剂状态，再导入离子层析仪分析，如此游离氯/溴化合物就可被侦测到并量化。表 1 说明了助焊剂识别的细节。

相关的标准化组织各自定义了无卤的涵义，如表 2 所示。由于各自定义的含量相似，因此，本文以IEC来论述之。

表2、无卤化的成分规范
 

IEC 61249-2-21 亦以离子层析仪来分析卤素，但分析前以高温加热瓶来处理样品，其高温加热将会使所有的含卤化合物裂解成游离卤化物。但IEC 61249-2-21的测试方式是特别针对硬式/软式电路板所撰写的。而对于锡膏的样品分析迄今却无相关论述。

本次研究第一阶段将以IEC 61189-2 2C12测试方法来分析研究锡膏样品大小与测得的卤素含量的关系。第二阶段将对传统含卤锡膏及最新的无卤锡膏的特性进行比较，看看新的无卤锡膏是否会造成可焊性降低及窄化SMT制程参数。

实验

第一阶段
含卤免洗锡膏A（锡银铜合金, 10.5%助焊剂含量）被分别送往两个不同的公证实验室，以IEC 61189-2 2C12方式进行50mg至 300mg样品的分析。 含卤免洗锡膏B(锡银铜合金, 助焊剂含量) 亦以同样方式进行，以确认其一致性。

锡膏/锡膏助焊剂样品置入测试用旗状滤纸上并包覆起来（有些设备内设有金属支撑架）以支撑柔软的锡膏/助焊剂，当样品高温燃烧后确保样品不会掉到下面的碱性吸收溶液中。

第二阶段

对含卤免洗锡膏C与无卤免洗锡膏D的可焊性进行比较并研究。并以符合J-STD-004A 规范的现货锡膏来进行研究。其特性请参阅表4。

可焊性比较是使用Heller 1800回流焊炉在空气环境下以标准升温曲线下实施。如表5.

焊点外观

将锡膏印在20mil QFP的铜片上，然后过回流焊炉。

IPC 锡球测试

锡球测试是依J-STD-005 IPC-TM-650, 2.4.43. 用模板在两片玻璃测试片上各印上直径0.65mm厚0.25mm的锡膏，其中一片在15分钟内完成回流焊；另外一片则在25℃/50%相对湿度的环境中静置4小时，然后回流焊。回流焊可以高于合金熔点温度25℃的温度将板加热。当焊锡熔融后，迅速将玻璃测试片从加热板移开。熔融需控制在20秒内完成。
可焊性 (镍及黄铜板) 测试

以镍及黄铜板进行锡膏润湿性评估。测试板测试前先以Autosol公司的金属研磨抛光设备研磨，然后，以异丙醇清洗。将锡膏印在两种测试板上，形成直径6.5mm/厚8 mil测试点，然后进行回流焊。扩散性的等级分类请参照表6。

可焊性 (化学锡测试板)

先将化学锡测试板以标准升温曲线回流焊氧化，然后，印上锡膏，再送入回流焊炉。扩散性的等级请参照前表对照比较。
结果与讨论

第一阶段

相关的卤素含量请参照表7-9。

当锡膏样品量小于200mg 时，卤素将无法被侦测到或再现性差。

锡膏 B以300-400mg的样品量分析，并将两处实验室的结果进行一致性及再现性分析。
从锡膏中计算而得出的卤素含量近似于锡膏助焊剂的卤素含量实测值。欲获得一致性的测试结果，锡膏的样品量需至少300mg 。所以，若以少于100mg 锡膏样品量去测试，将侦测不到卤素或得到较低的含量值，如此将误导结果。

第二阶段