PCBA电子组装工艺基本上是热处理工艺。组装过程中热的处理，如果和所选材料、PCBA工艺设计、以及焊接工艺不能配合的话，可能造成产品质量的下降，甚至造成对焊点的破坏。要减少这方面的风险，我们需要对热处理所可能造成的问题进行仔细的了解和分析。当铅在无铅技术的要求下被从焊料、器件焊端、以及PCB焊盘上被除去的同时，整个组装工艺和焊点的可靠性上也出现了明显的变化。除此之外，在工艺设计和工艺原理上，无铅技术基本上没有带来太大的影响，许多锡铅时代的做法依然不变。不过由于新无铅材料特性上不像锡铅材料那么具有容忍性，这些工作在无铅技术中都要求做得比较全面和深入。

种类繁多的无铅材料，给焊接工艺以及可靠性研究工作带来很多不便。我们不可能，也没有意向在本文中有效的来解说某一焊接系统的技术知识（系统指包括某一焊料、器件、PCB焊盘镀层的组合），不过对于如何确保有较好可靠性的做法，以及一些无铅技术上的重要技术发现，在本文中将会与读者们分享。

器件封装的吸潮和热损坏

许多塑胶封装的器件，对吸潮问题都有一定的敏感性。这在传统锡铅技术中我们已经熟悉了。如果没有很好的预防和处理，吸潮将可能演变成类似“爆米花现象”之类的故障问题，从而影响器件的短期或长期寿命。虽然这不是个新的技术问题，但无铅技术带来的较高热能（温度和时间）却加重了这问题的程度。在业界还没有找出表现良好的新材料取代传统塑料之前，一个过渡的简单做法是加强防潮和处理的管制，把现有的防潮能力等级提高了1到2级。也就是说，同一塑料封装器件，在锡铅应用中如果是被定为第3级的话，在无铅应用中就必须被定为4或5级能力来管理和使用。

IPC/JEDEC 机构对其原有的防潮标准已经进行了无铅应对的修改，而发布了J-STD-020C参考标准 (图1)。建议所有被称为无铅器件都应该承受得起这标准中的热曲线。

图1 J-STD-020C标准推荐的抗热能力曲线。

需要注意的一点，是该标准提供了一个范围值（图1中的蓝色部分）。这就允许供应商之间存在一定的性能差异。这在临界情况下可能会给用户带来一致性不足的问题。所以用户和供应商之间在使用这标准时应该有仔细和足够的沟通。

在过去，当器件发现超出防潮规范时，一个常用的做法就是对器件按照标准或供应商推荐的参数（温度和时间）进行‘烘烤’处理。这种做法在无铅技术中有必要进行重新评估。因为无铅对可焊性以及润湿性的要求较严格，而‘烘烤’工艺是对可焊性和润湿性不利的。

在无铅的较高热能处理下，由于对目前器件的破坏性和风险提高了，所以一些用户可能有必要对于其可能出现的破坏模式和原理进行更详细精确的了解。一种较好的做法是和供应商一起合作制定下列三方面的特性指标：

1. 可以承受的最高温度（以及时间-一般时间较短，例如3秒钟）；

2. 能承受的最高升温或降温速率；

3. 能承受的总热能（整个焊接曲线的面积）。

需要分别以上三个特性的原因，是因为它们的破坏模式不同，处理方法不同，以及它们之间并没有固定和明确的关系。也就是说，一个能承受很高温度的器件，未必能承受较高的升降温速率。

目前市场上多数的测温器（Profiler）能够自动测量到上述前两项参数。例如“Reflow Peak Temperature” （焊接峰值温度）和“Slope”（斜率）。但一般不能自动测量第三项参数。这就需要测温器能够提供其所有测量的原始数据，有了原始数据群，用户就可以通过积分计算来获得第三项参数的值了。

焊接工艺

焊接过程是组装中热处理的主要部分。其过程包括了“升温”、“预热/浸泡”、“回流”和“冷却”几个步骤。所有这些工序，如果没有适当的处理，都可能造成对焊点可靠性的破坏或威胁。焊点的可靠性，在很大的程度上决定于IMC（金属间化合物或简称合金层）的形成状态。当IMC未形成或形成后的厚度太薄时，我们称该焊点为“虚焊”、“弱焊”或“冷焊”（因为经常是热能不足引起）。另一方面，当IMC形成的厚度过于厚时，由于合金层的一般脆弱性，焊点也可能是不可靠的。这我们也称之为“弱焊”或“脆焊”。在焊接过程中，IMC必须形成并具有适当的厚度。