一、概述
隨著電子信息產業的日新月異，微細間距器件發展起來，組裝密度越來越高，誕生了新型SMT、MCM技術，如圖1所示。
圖1 微電子學芯片封裝技術的發展
現在微電子器件中的焊點越來越小，但其所承載的力學、電學和熱力學負荷卻越來越重，對可靠性的要求也日益增高。電子封裝中廣泛采用的SMT封裝技術及新型的芯片尺寸封裝（CSP）、釬料球陣列（BGA）等封裝技術均要求通過焊點直接實現異材間電氣及剛性機械連接（主要承受剪切應變），它的質量與可靠性決定了電子產品的質量。
一個焊點的失效就有可能造成器件整體的失效，因此如何保證焊點的質量是一個重要問題。傳統SnPb釬料含Pb，而Pb及Pb化合物屬劇毒物質，長期使用含Pb釬料會給人類健康和生活環境帶來嚴重危害。目前電子行業對無Pb焊接的需求越來越迫切，已經對整個行業形成巨大沖擊。無Pb釬料已經逐步取代有Pb釬料，但無Pb化制程由于釬料的差異和焊接工藝參數的調整，必不可少地會給焊點可靠性帶來新的問題。因此，無Pb焊點的可靠性也越來越受到重視。
二、無Pb制程定義及系統考慮
（1）無Pb制程定義RoHS中規定禁止使用鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr6＋）、多溴聯苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）6種有害物質，實施日期是2006年7月1日。這意味著，從這天起，所有的EEE（電氣、電子設備），那些豁免的除外，一旦它們含有這6種禁用物質，就不能在歐盟市場上銷售。無一禁用物（如無Pb）的定義是什么？這6種禁用物質在任何一個EEE的均勻材質中所允許的最大濃度值（MCV）已在EU公報上公布，并在2005 年8月18日立法。
條款5（1）（a）規定，鉛、汞、六價鉻、多溴聯苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）均勻材質的MCV 均為0．1wt％，鎘的MCV為0．01wt％。簡單地講，以無Pb為例，定義為任何一個EEE在所有的（單個的）均勻材質中，Pb含量小于0．1wt％。
（2）無Pb制程的系統考慮電子產品無Pb制程取代目前的有Pb工藝，已是大勢所趨。它正從研發走向產業化，從小批試產走向大規模量產，從消費類產品擴大到絕大多數的產品類型，兼容成為一個關鍵問題。在無Pb制程中，不管可靠性是否達到在苛刻環境中使用的電子產品的要求，都是必須關注的。苛刻環境的定義是：凡是必須長時間在溫度大幅度升高、持續承受很大負載、溫度劇烈變化、特別高的溫度、很強的機械撞擊或振動、腐蝕性等環境中工作的產品，或者同時要在上述幾種情況或者所有情況下使用的產品，均屬于“在苛刻環境下使用的電子產品”范疇。進一步講，由于電路設計方面的局限性，焊點兩邊的熱膨脹系數嚴重失配，也可以列入苛刻環境的范疇。從有Pb焊接過程到無Pb焊接的系統性考慮，包括設計、材料、工藝、質量，以及可靠性、設備、操作和商業化等多方面，而無Pb釬料的系統連接可靠性則是無Pb轉換的關鍵。無Pb焊接的系統考慮如圖2所示。
圖2 無Pb焊接的系統考慮