一家電容廠的應用筆記（來源 1）說明晶片電容端子的機制：無鉛回焊溫度高於錫的熔點 232 °C，端子上的錫鍍層熔化、被拉進焊點，露出的鎳層長出很薄的氧化膜而變色；若只有露出段氧化，焊點可靠度不受影響，但之後可能比較難重工。判斷時先看位置、再擦拭分辨氧化或殘留，最後在變色零件旁量實際溫度：J-STD-020 無鉛分級曲線的液相線是 217 °C、液相線以上時間 60–150 秒、峰值不超過分級溫度（小型元件 260 °C）（TT Electronics TN012、TI SNOA549），這是元件分級條件，不是組裝曲線。
零件引腳過爐變色，是指零件引腳、端子或焊點周圍在回焊（Reflow）後出現黃、褐、紫甚至藍色的外觀變化，多半是露出的金屬表面長了一層很薄的氧化膜，也可能是助焊劑殘留、爐內有機物沉積或鍍層問題。台灣現場常說「腳變色」「端子發黃」「過爐發紫」，大陸常稱「引脚发黄」「焊端氧化变色」「器件管脚变色」，英文為 Lead / Termination Discoloration after Reflow。
判斷順序是：先看變色的位置，再分清是氧化還是殘留，接著查零件實際經歷的溫度，依客戶規格決定能不能放行，再從曲線、氣氛與爐型去改。本文只談零件引腳、端子與焊點周圍的變色；電路板燒焦、助焊劑清洗、綠色或黑色腐蝕產物不在範圍內。
一、變色的五種成因
| 成因 | 現象與機制 | 出處 |
|---|---|---|
| 1. 表面氧化 | 錫鍍層熔化被拉進焊點，露出底下的鎳層並氧化；溫度越高、時間越長，顏色從黃往紫、藍走 | 來源 1 |
| 2. 錫的氧化物 | 純錫鍍層的變色是錫的氧化物，通常呈稻草色；0.5% 的氧就可能讓熔融的錫長出氧化物 | 來源 2 |
| 3. 殘留或有機膜 | 助焊劑殘留，或爐內排氣的有機物沉積成薄膜，使表面「看起來變色但不是氧化」 | 來源 3；Circuitnet 專家問答 |
| 4. 金屬間化合物（IMC） | 鍍金引腳的金擴散進焊料，有專家把紫色視為徵兆，並指出焊料中 3–5 wt% 的金可能造成脆化（專家意見） | Circuitnet 專家問答 |
| 5. 鍍層問題 | 金層太薄或多孔，空氣與化學品碰到底下的鎳而氧化；金看起來正常，鎳可能已氧化，而鎳氧化物不易被助焊劑去除 | Circuitnet 專家問答 |
另外，峰值溫度越高、液相線以上時間（TAL）越長，焊點介面的 IMC 越厚：一篇 SAC305 研究測試峰值高於液相線 12、22、32 °C 與 TAL 30、90 秒，兩者增加都讓 IMC 變厚（測試範圍內 IMC 小於 3 µm）（Pan 等，2009，Soldering & Surface Mount Technology 21(4)）。IMC 在焊點內部，看外觀看不到，要靠切片。
二、溫度要對照什麼：J-STD-020E 的分級曲線
IPC/JEDEC J-STD-020 的目的是為非氣密表面黏著元件做濕敏等級（MSL）分級（ANSI 預覽頁）。它的曲線是元件分級時必須承受的條件，不是組裝建議曲線；實際組裝請在錫膏與元件規格書的範圍內設定。
版次：德國標準經銷商 DIN Media 列為現行（CURRENT）的是 IPC/JEDEC J-STD-020F，發行日 2022-12-01（來源 6）；下表數字取自依 E 版整理的廠商資料（TT Electronics TN012 標明 “J-STD-020E Based Recommendation”），本文沒有讀到 F 版條文，F 版是否改了這些數字未經查證。用途上，一家電容廠的說明是：J-STD-020 的回焊曲線只用於 MSL 測試（”specified for the MSL test only”），實際上板要同時考慮回焊曲線、焊料、電路板與板上其他零件（來源 7）；分級時元件先依等級吸濕，再連過 3 次回焊（來源 7、來源 8）。TT Electronics TN012 另列：預熱 60～120 秒、從 TL 升到 Tp 每秒最多 3 °C、從 Tp 降到 TL 每秒最多 6 °C。
| 參數（無鉛） | J-STD-020E 數值 | 出處 |
|---|---|---|
| 預熱 | 150–200 °C | TT Electronics TN012、Microchip |
| 液相線 TL | 217 °C | 同上 |
| 液相線以上時間 tL | 60–150 秒 | 同上 |
| 峰值 Tp | 不超過分級溫度 Tc（小型元件 260 °C） | 同上；TI SNOA549 |
| Tc ± 5 °C 內時間 | 30 秒 | TT Electronics TN012、TI SNOA549 |
| 25 °C 到峰值 | 8 分鐘內 | TT Electronics TN012、Microchip |
分級溫度 Tc（無鉛）依封裝厚度與體積而定（TI SNOA549）：
| 厚度＼體積 | < 350 mm³ | 350–2000 mm³ | > 2000 mm³ |
|---|---|---|---|
| < 1.6 mm | 260 °C | 260 °C | 260 °C |
| 1.6–2.5 mm | 260 °C | 250 °C | 245 °C |
| > 2.5 mm | 250 °C | 245 °C | 245 °C |
怎麼算（判定式）：裕度 ＝ Tc −（零件實測峰值）；TAL 裕度 ＝ 150 秒 −（實測 TAL）。任一項為負，或零件規格書的上限更低時，就先處理溫度，再談外觀。
示範算例（假設數據）：一顆厚度 1.0 mm、體積 < 350 mm³ 的零件，Tc ＝ 260 °C。板上熱電偶量到它的峰值 263 °C、TAL 155 秒 → 溫度裕度 −3 °C、TAL 裕度 −5 秒，兩項都超出，變色與溫度有關的可能性高。
三、診斷流程（五階段＋對應測試）
| 階段 | 怎麼做 | 對應測試或工具 | 要留下的紀錄 |
|---|---|---|---|
| ① 看位置 | 端子露出段、焊點、零件本體還是板子；整批或某一區 | 數位顯微鏡拍照 | 照片、爐別、曲線、是否雙面回焊或重工 |
| ② 氧化或殘留 | 看顏色是否漸變；在不重要的位置用溶劑輕擦 | 溶劑擦拭；FTIR 查有機物；SEM/EDX 查元素 | 擦拭前後照片、分析報告 |
| ③ 查溫度時間 | 顏色只當線索；在變色零件旁貼熱電偶跑曲線 | 爐溫測試器；對照 J-STD-020E 與規格書 | 實測曲線 |
| ④ 能不能放行 | 先確認焊點潤濕與形狀，再談外觀；依客戶規格判定 | J-STD-002 可焊性測試；IPC-TM-650 2.1.1 切片 | 判定紀錄、客戶同意書 |
| ⑤ 改善 | 降峰值、縮短 TAL、用氮氣控氧、選對流爐 | 改前改後曲線與照片 | 改善報告 |
階段①：先看變色的位置
只有端子露出的部分變色、焊點本身光滑：先往表面氧化查。焊點本身灰暗、粗糙或像結晶：這是焊點過熱的外觀，要另查焊點品質。板子焦黑、起泡或碳化：這是過熱傷到板子，要停線查原因（來源 3）。來源 1 寫到：雙面回焊或重工的變色更明顯；用錫鉛焊料時較少見到端子變色，但多次回焊或重工後也會看到。
階段②：分清是氧化還是殘留
氧化膜的顏色有規律，同一顆零件從離焊點遠到近會漸變；殘留多半是黏的、有光澤或一團一團（本文的整理）。用溶劑在不重要的位置輕擦：擦得掉的多半是殘留，擦不掉的多半是氧化；專家問答也建議以丙酮棉棒擦拭來分辨，擦不掉時再以紅外光譜（FTIR）分析變色物的成分（Circuitnet）。鍍金面變色，專家建議用 XRF 量鍍層厚度對照 IPC-4552、用 SEM/EDX 比較回焊前後鎳是否穿透金層、用 FTIR 查有機沉積（Circuitnet）。擦之前先確認溶劑對零件與板子沒有影響。成分分析方法見〈EDX／EDS／FTIR 成分分析〉。
階段③：查溫度與時間
來源 1 引用鋼材回火的顏色對照（該文註明取自舊版《Machinist’s Handbook》的工具鋼回火色；表中 °C 欄與 °F 欄的換算本文逐一重算一致）：極淡黃（Very Pale Yellow）430 °F ≈ 221 °C、褐黃（Brown Yellow）500 °F ＝ 260 °C、紫（Purple）540 °F ≈ 282 °C、藍（Blue）560 °F ≈ 293 °C（來源 1）；換算式是 (°F − 32) × 5 ÷ 9，例如 (430 − 32) × 5 ÷ 9 ≈ 221.1 °C、(560 − 32) × 5 ÷ 9 ≈ 293.3 °C（本文的計算例）。一家量具廠型錄的「Colors for Tempering」參考表，這四點的溫度相同、色名相近（430 °F／221.1 °C very pale yellow、500 °F／260.0 °C brown-yellow、540 °F／282.2 °C full purple、560 °F／293.3 °C full blue）（來源 4）；但美國農業部林務局一份手冊的「Colors of Tempering Heats」表分段與色名不同，例如 Dark Purple 對 530 °F（277 °C）、Bright Purple 對 550 °F（288 °C）（來源 5），而來源 1 的表把 Dark Purple 放在 550 °F（287.78 °C）——同一個色名在兩張表上差 20 °F，約 11 °C（本文的計算例）。這是鋼材的數字，各表也不完全一致，只當「越往藍、溫度越高」的線索。來源 1 也寫到：長時間（以分鐘計）暴露，比對照表低的溫度也可能變色；氮氣爐裡只要有氧，零件還是可能變色。來源 2 寫到：焊接溫度超過 260 °C 之前變色不明顯；材料厚度薄的零件可能比板上其他零件升溫快、吸熱久；紅外線爐表面溫度可能差到 40 °C，偏好對流爐。實際溫度要在變色零件旁貼熱電偶量，再和第二節的 J-STD-020E 數字與零件規格書比。
階段④：能不能放行
IPC-A-610 怎麼看：以 IPC-A-610G 的目錄為例，和本題相關的章節有 5.1 焊接允收要求、5.2 焊接異常（含 5.2.4 不潤濕、5.2.6 縮錫）、第 9 章元件損傷、10.2.6 燒傷、10.6 清潔度（含 10.6.1 助焊劑殘留）、10.7.4 防焊漆變色（IPC-A-610G 目錄）。目錄中沒有「引腳變色」的獨立條目；本文沒有讀到條文全文，判定以客戶指定的現行版次為準。判定上，IPC-A-610 依 1.3 分 Class 1／2／3 產品等級，並在 1.5.1 定義目標、允收、製程警示與缺陷等狀況；外觀能否允收以客戶指定的等級與規格為準。
公開資料的說法：來源 2 的自家測試顯示變色不影響可焊性與導電性，純屬外觀；蒸汽老化（模擬約 3 年存放）後導電性沒有再變差。來源 1 寫到只有露出的端子氧化時，焊點可靠度不受影響，但露出的端子因氧化與鎳鈍化，之後可能比較難重工。來源 3 寫到板面輕微變色可以，燒傷與碳化不行。
要驗證時用的測試：
– 可焊性：IPC/JEDEC J-STD-002。無鉛有 Test A1／B1（浸錫目視，有腳／無腳元件）、S1（表面黏著製程模擬）、E1／F1（潤濕平衡），並有蒸汽與烘烤預處理（J-STD-002D 目錄）。重工板或庫存零件，重工前先試焊。版次：DIN Media 列為現行（CURRENT）的是 EIA/IPC/JEDEC J-STD-002F，發行日 2026-06-01，標題 “Solderability Tests for Component Leads, Terminations, Lugs, Terminals and Conductors”（來源 9）。上面的 Test A1／B1／S1／E1／F1 是依 D 版目錄整理，F 版是否變動本文未讀到條文。
– 切片：IPC-TM-650 2.1.1（手動與半自動切片，ALLPCB）。看潤濕角、空洞與 IMC 厚度；搭配 SEM/EDX 看 IMC 成分（例如 Cu-Sn、Ni-Sn、Au-Sn）。
和客戶約好哪些顏色可以接受、要不要附照片與曲線，寫進出貨檢驗規格（本文的整理）。
階段⑤：改曲線、氣氛與爐型
在錫膏與元件規格允許的範圍內：峰值不要拉太高、TAL 不要太長（也同時減少 IMC 增厚，見 Pan 等 2009）；預熱照錫膏與元件規格（來源 2 建議從室溫起每秒不超過 1 °C、理想焊接溫度 240±5 °C、260 °C 以上用純氮氣，這是一家廠商的建議，不是標準條文）；用氮氣時控制氧含量；選對流加熱；改完再跑一次曲線、再看一次顏色，和改前照片比。
四、假設案例：0603 電容端子雙面回焊後發紫
假設條件（非實際客戶資料）：某板 B 面先過爐、A 面後過爐，A 面過爐後 B 面一批 0603 MLCC 端子露出段發紫、焊點光滑。
- 看位置：只有端子露出段變色，焊點光滑 → 往表面氧化查。
- 輕擦：IPA 棉棒擦不掉 → 不是殘留；EDX 在變色區測到 Ni、O 訊號偏高（假設結果）→ 鎳層氧化。
- 量溫度：在該電容旁貼熱電偶，峰值 258 °C、TAL 140 秒，兩次回焊累計 TAL 280 秒（140 × 2 ＝ 280）。以第二節的判定式算單次：0603 為 1.6 × 0.8 mm，假設厚度 0.8 mm，體積約 1.6 × 0.8 × 0.8 ≈ 1.0 mm³，落在「厚度 < 1.6 mm、體積 < 350 mm³」那一格，Tc ＝ 260 °C（TI SNOA549）；溫度裕度 260 − 258 ＝ +2 °C、TAL 裕度 150 − 140 ＝ +10 秒，兩項都是正的。但峰值 258 °C 已經進到高溫段，還要看停留時間：TT Electronics TN012 寫的是分級溫度 5 °C 以內 30 秒（此例 Tc − 5 ＝ 255 °C 以上），TI SNOA549 寫的是峰值 5 °C 以內最多 30 秒（此例 258 − 5 ＝ 253 °C 以上），兩種算法都要從曲線上讀出來確認（本文的計算例）。累計的 280 秒不能拿來和 150 秒比：60～150 秒是每一次回焊的條件，而 J-STD-020 分級本來就是吸濕後連過 3 次回焊（來源 7、來源 8）；一家電容廠寫到其 MLCC 依 J-STD-020 評估為 MSL 1，在 85 °C／85% RH／168 小時吸濕與 3 次回焊後沒有表面缺陷與電氣失效（來源 7）。這個試驗看的是元件本體受不受損，不代表端子不變色（本文的判斷）；雙面回焊讓高溫累計時間加倍，與來源 1「雙面回焊變色更明顯」一致。
- 能不能放行：切片確認潤濕與 IMC 正常；客戶規格屬 Class 2，外觀變色未列為缺陷 → 與客戶確認後放行，附照片與曲線。
- 改善：TAL 由 140 秒降到 80 秒、峰值由 258 °C 降到 245 °C（仍在錫膏規格內），A 面過爐改用氮氣；改後變色由紫轉淡黃。改後溫度裕度 260 − 245 ＝ +15 °C、TAL 裕度 150 − 80 ＝ +70 秒，峰值低於 Tc − 5 ＝ 255 °C；80 秒仍在 60～150 秒之內（本文的計算例）。
五、MSL 與存放：變色之外的另一條線
零件吸濕後過爐，可能在回焊時受損，這是 J-STD-020 分級的目的。開封後的車間壽命（Floor Life，≤30 °C／60% RH）如下（Wikipedia: MSL、Anglia MSL Reference）：
| MSL | 車間壽命 |
|---|---|
| 1 | 無限制（≤30 °C／85% RH） |
| 2 | 1 年 |
| 2a | 4 週 |
| 3 | 168 小時 |
| 4 | 72 小時 |
| 5 | 48 小時 |
| 5a | 24 小時 |
| 6 | 使用前一律烘烤 |
超過車間壽命要先烘烤再過爐；烘烤溫度與時間依 MSL 等級與厚度，依 IPC/JEDEC J-STD-033（Anglia 同上）。重工拆下要再用的零件也要先烘烤。存放可用電子防潮箱。長期存放的零件，過爐前若懷疑可焊性，用 J-STD-002 試焊。
六、可以應用在哪些地方
- SMT 產線：雙面回焊、重工後的外觀巡檢；換錫膏或換爐時重跑曲線。
- 來料檢驗 IQC：庫存較久或已有輕微變色的零件，過爐前做可焊性抽測。
- ESD 管制與存放：MSL 元件開封時間管理、防潮箱與真空包裝。
- 組裝測試：重工站拆換零件前，先確認端子能否吃錫。
- 失效分析：EDX、FTIR、切片判斷是氧化、殘留還是 IMC。
七、常見錯誤
- 拿顏色對照表推算實際溫度（那是鋼材回火的數字）。
- 把 J-STD-020 的分級曲線當成組裝曲線直接套用。
- 只看外觀就判退，或只看外觀就放行，沒有確認焊點。
- 只量板面一點，沒量變色的那顆零件。
- 雙面回焊、重工的累計高溫時間沒有算進去。
常見問題（Q&A）
Q1：零件引腳過爐變色會影響可靠度嗎？
公開資料的說法不一：一家零件廠的自家測試顯示不影響可焊性與導電性（來源 2）；一家電容廠寫到焊點可靠度不受影響，但露出的端子之後可能比較難重工（來源 1）。以客戶規格與 J-STD-002 可焊性測試為準。
Q2：引腳發紫是什麼原因？
常見是表面氧化，溫度越高、時間越長顏色越往紫、藍走（來源 1）；鍍金引腳則有專家認為紫色與金和焊料形成金屬間化合物有關（Circuitnet，專家意見）。用溶劑擦拭與 EDX 分辨。
Q3：IPC-A-610 對引腳變色有規定嗎？
IPC-A-610G 目錄中沒有「引腳變色」的獨立條目；相關的是 5.1／5.2 焊接、第 9 章元件損傷、10.2.6 燒傷、10.6 清潔度（IPC-A-610G 目錄）。依客戶指定的 Class 與規格判定。
Q4：J-STD-020 回焊峰值溫度是多少？
無鉛分級溫度 Tc 依封裝厚度與體積為 245、250 或 260 °C；TL 217 °C、tL 60–150 秒、Tc±5 °C 內 30 秒（TI SNOA549、TT Electronics TN012）。這是元件分級條件，組裝依規格書；一家電容廠也寫明 J-STD-020 的回焊曲線只用於 MSL 測試（來源 7）。DIN Media 列為現行的版次是 J-STD-020F（2022-12-01）（來源 6）。
Q5：變色零件還能重工嗎？
來源 1 寫到氧化的端子可能比較難重工；重工前用 J-STD-002 的方法試焊（J-STD-002D 目錄）。
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- 延伸閱讀：助焊劑殘留要洗嗎？白色殘留判斷與洗不洗 3 步決策／烙鐵頭不吃錫、焊點冷焊？6 種症狀對照溫度、烙鐵頭、手法
備註：來源與例外
| 來源 | 內容與出處 |
|---|---|
| 來源 1 | 一家電容廠的應用筆記（廠商資料，2006 年 2 月，修訂 1.03 版）：錫鍍層熔化露出鎳、氧化膜顏色、鋼材回火對照表、雙面回焊與重工、可靠度與重工、氮氣（原文連結） |
| 來源 2 | 一家零件廠寫給客戶的技術說明信（廠商資料，2022 年 6 月 9 日；談純錫鍍層）：錫氧化物、0.5% 氧、260 °C、外觀與功能、存放試驗、曲線、氮氣與爐型（原文連結） |
| 來源 3 | 美國太空總署工藝標準圖解（2002 年；引用 NASA-STD-8739.2 條號）：板面變色、燒傷與碳化、過熱焊錫、助焊劑殘留（原文連結） |
| 來源 4 | 一家量具廠的型錄參考表（型錄 591 頁「Reference Tables」）：「Colors for Tempering」回火色與 °F／°C 對照（原文連結） |
| 來源 5 | 美國農業部林務局技術發展計畫手冊 “Hand Drilling and Breaking Rock for Wilderness Trail Maintenance”（8423-2602-MTDC）附表：「Colors of Tempering Heats」（原文連結） |
| 來源 6 | DIN Media 標準商品頁：IPC JEDEC J-STD-020F:2022-12-01，標示 Standard [CURRENT]（原文連結） |
| 來源 7 | 一家電容廠的常見問答：MLCC 依 J-STD-020 評為 MSL 1、85 °C／85% RH／168 小時吸濕加 3 次回焊、曲線只用於 MSL 測試（原文連結） |
| 來源 8 | 一家半導體廠的應用筆記（Moisture Sensitivity Application Note，Revision 5.0，2019 年 6 月）：表 1 欄名 “Preconditioning Followed by Three Cycles of Reflow Temperature Exposure”（原文連結） |
| 來源 9 | DIN Media 標準商品頁：IPC EIA/JEDEC J-STD-002F:2026-06-01，標示 Standard [CURRENT]（原文連結） |
| 標準 | J-STD-020E、J-STD-033、J-STD-002D、IPC-A-610G、IPC-TM-650 2.1.1：本文讀的是目錄、預覽頁與廠商轉述，條文以 IPC／JEDEC 現行版為準；DIN Media 列為現行的是 J-STD-020F（2022-12-01，來源 6）與 J-STD-002F（2026-06-01，來源 9），本文未讀 F 版條文 |
例外與限制：兩份廠商資料對成因與重工的說法不完全一樣（來源 1 談電容端子露出的鎳氧化；來源 2 談純錫鍍層的錫氧化物），本文兩種都寫。顏色對照表是鋼材回火的數字，不拿來推算實際溫度。來源 2 的曲線數字是廠商建議，不是標準條文。金屬間化合物與鍍金變色的說法來自專家問答，屬專家意見。本文為一般情況的歸納，不是標準條文的轉述，也不是對您產品與製程的背書；請以您的產品規範、元件製造商規格書、客戶的驗收標準與您自己的驗證為準。此為一般情況，仍需視個案而定。