電子產業(yè)電路板生產中電路板焊接一向使用者即為含鉛焊料。過去數十年間，此種技術早巳廣用于無數組裝與封裝產品中，所有電路板也都能適應此種成熟的焊接技術。各式品質與可靠度之標準、測試方法與管理流程等全都根據此種含鉛焊接技術而訂定。
由于ROHS(歐盟限制有害物質使用之指令)主導之禁止鉛，已為整個電路板在板材與製程方面帶來了很大的影響，主要重點即在焊接技術的改變。此種限制所造成的衝擊除了焊接技術以外，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得以相容。新式焊接多已偏好所謂的SAC305合金(錫、銀、銅)，其熔點較現行錫鉛共熔焊料約高出3 4℃。當前的任務就是如何利用此種無鉛銲料，而能達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型中出現落差。
一、去膠渣與鍍通孔
（一）、電路板除膠渣
當電路板採用綠色製程時，對于現行去膠渣與鍍通孔等製程都會帶來許多衝擊。所謂的綠色製程目前的內涵以下列為主：
◆無鹵素基材    ◆可耐無鉛焊接之基材    ◆無氰化物之化學銅製程
◆無E D TA之化學銅製程   ◆無甲醛之化學銅製程
無鹵素板材系指是不含臭化物耐燃劑者，當進行除膠渣或P T H製程時，難免會出現許多不相容的情形。此時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估，以找出最佳之工作條件。如此一來製程供應商及電路板製造商等，勢必將會增加許多工作，另一項重要的挑戰(zhàn)，就是綠色生產難免會對某些製程，造成提早老化與毒化的現象。例如板材中的填充劑（Fi11er)就會導致除膠涅液的活性期為之縮短，并還可能影響到化學銅前的鈿活化反應。這些惱人的都需要加以評估與進一步的研究。
至于可耐無鉛焊接之板材中，某些無鹵材料同樣也要面對適應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耐熱碧間的嚴格考驗，還都需要繼續(xù)努力不斷改進。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。對無鉛與無鹵材料而言，藉由填充劑以降低膨貼數與改善電性的做法，亦相當重要。所有新板材皆必須能與高錳酸鉀去膠渣製匹配才行，對于可能出現的毒化與敏感性者，也都必須加以深入探討。阿托科技正在進行這樣的研究工作，對于許多傳統(tǒng)標準基材而言、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容。
◆配合三種膨松劑之標準式與強效式高錳酸鹽除膠渣藥液
◆化銅前活化反應中鈿金屬的吸收率
◆化學銅製程的覆蓋率與附著力
◆關鍵槽液之污染管制等
從部分結果可清楚顯示出各基材的適應性，以及對個別基材評估的需求。

圖1、三種膨松劑對不同基材所產生weight Loss的比較

圖2、舊式標準Desmear製程后所呈現膠渣被蝕除的效果

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）、不含氰化物之化學銅製程    。
在化學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，藥水商所供應之新式化學銅均強調已不含氰化物，此等新產品現已在水平與垂直製程中展開用途。
（三）、不含EDTA之化學銅製程
EDTA是一種螯合劑，一向NtYm于工業(yè)界及化學銅製程中，由于此物具有很強的蝥合特性，會捕捉往槽液中的二價金屬離子而成為錯離子，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，會與E D T A產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，則重金屬會被放流到環(huán)境中而造成污染。
 為了排除E D TA對環(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。早在水平化學銅導人時，阿托公司便決定使用對環(huán)境無害之酒石酸化學品槽液；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之化學銅系統(tǒng)，這種趨勢目前已成為所有藥水供應商之潮流。
       （四）、無甲醛之化學銅製程
       甲醛最近被證實，已由可能致癌性而升級為確實致癌性之物質，此等最新公佈之有害物質標準，正意味著業(yè)界應儘速尋求甲醛以外的替代物。目前市售中已  七有許多標榜不含甲醛直接電鍍之藥水，因此改良式化學銅已成為尋F常迫切需要的製程。時下已有一兩種改良式化學銅正在小量試用階段，而最新一代的無甲醛系統(tǒng)則已應用于軟板製程中0以綠色電路板為主題的趨勢，已對去膠渣與化學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。對于此等全新板材的上線使用，難免會對既有製程帶來衝擊，必須要小心逐步導入，最好是建立一套最佳化的做法，以期達到最好的效果。
       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。進而才會使得完工電路板擁有夠好的可靠度與滿足客戶的品質標準?，F已有一種較新的熱循環(huán)(Thermal Cycling)量測技術，可對PCB品質具有較精確的評估，與傳統(tǒng)電路板的生產比較而言，所謂綠色P C B之生產，就是採用無鉛焊接與其相關的全新參數，這將對電鍍銅將會帶來很大的影響。
        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間較長。

較高的焊溫與較長的留置時間，造成板材Z方向的膨脹加劇，與通孔中電鍍銅層拉伸應力的增大。這種對銅層所增加之拉伸應力，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，進行熱應力試驗。為了快速得知結果起見，目前多已採用互連熱應力之工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CTE。
       ◆板厚。
       ◆通孔孔徑。
       ◆電鍍銅厚度。
        P C B基材對于現行焊接可靠度的影響力最大，因此可預見的是對于無鉛焊接可靠度的影響應該也是最大。
       （一）、無鉛迴焊次數對電鍍銅的影響
       電路板無鉛焊接對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上進行(圖形)線路鍍銅，并使其銅厚達到3 O u m，以下為考試板製作之重點說明：
       ◆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℃。
       所用板材為標準：F R 4之低T g材料，此種板材料預期在可靠度試驗中，會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爆板的可能性。
       完成電鍍銅后從考試板上切下之試片，需經熱應力(T h e r m a l S t r e s)試驗之漂錫(Solder Floating)288℃ X 1 O秒前后共6次，然后再進行微切片檢查。相同來源的其他試片又另做過工ST之熱應力試驗，并按工P C標準之無鉛焊溫曲線共做四次試焊，然后再經6次每次10秒288℃之漂錫熱應力試驗，最后才進行彼此對比與判讀。

圖5、此為IST熱循環(huán)試驗后之切片，顯示多層板經熱反應后基材之變形現象。

圖6、鍍銅又經6次2 8 8℃熱應力試驗后，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象，但試驗用電鍍孔銅壁則尚無斷裂情形。圖7、此等切片圖系經四次無鉛熔焊之實做，以及六次288℃熱應力試驗等折磨。幸好均未發(fā)現鍍銅孔壁之斷裂，但卻都已出現焊墊浮離及樹脂空洞。

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