①PCBA焊接從峰值溫度至凝固點(diǎn)。

此區(qū)域是液相區(qū)，過(guò)慢的冷卻速度相當(dāng)于增加液相線以上的時(shí)間，不僅會(huì)使IMC迅速增厚，還會(huì)響焊點(diǎn)微結(jié)構(gòu)的形成，對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的影響很大，例如，無(wú)鉛Sn-Ag-Cu料和浸Sn或 Cu /OSP鍍層的PCB焊盤(pán)焊接時(shí)，較慢的冷卻率會(huì)增加 Ag3sn和 Cu6Sn5的形成；Sn-Ag-Cu焊料與ENIG焊盤(pán)，會(huì)增加NiSn4的形成。較快的冷卻率有利于降低IMC的形成速率。

在凝固點(diǎn)附近（220～200℃之間）快速冷卻有利于非共晶系無(wú)鉛釬料在凝固過(guò)程中減少塑性時(shí)間范圍，如Sn-Ag-Cu焊料的熔點(diǎn)范圍在20-216℃之間，塑性時(shí)間范圍短，快速冷卻凝固有利于形成細(xì)微的結(jié)晶顆粒，形成最致密的結(jié)構(gòu)，有利于提高SMT焊點(diǎn)強(qiáng)度。縮短PCB組裝板處在高溫下的時(shí)間也有利于減少對(duì)熱敏元器件的傷害。

有研究對(duì)各種冷卻斜率做了一系列工藝實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)是這樣的；將一種特定的組裝板，分為兩組、采用兩種不同的冷卻速率進(jìn)行再流焊。這兩組前兩個(gè)溫區(qū)的升溫速率和預(yù)熱時(shí)間完全相同，只是在液相區(qū)采用兩種截然不同的冷卻速率，第一組采用慢速冷卻速率，第二組采用快速冷卻速率，然后進(jìn)行比較。

從表中可以看出，在液相區(qū)，快速冷卻能夠縮短液相時(shí)間、減小PCB表面最大與最小元件的溫差(△T)，還能遏制IMC的生長(zhǎng)速度。

關(guān)于液相區(qū)快速冷卻速率能夠減小PCB表面最大與最小元件△ア的理論解釋如下：采用快速冷卻速率，熱能被驅(qū)散到爐子中，而很少留在組裝板中，這就使組裝板能夠快速冷卻，同時(shí)沒(méi)有內(nèi)部熱能線留在板中的現(xiàn)象發(fā)生而對(duì)于慢速冷卻速率，組裝板內(nèi)部殘留熱能會(huì)釋放到環(huán)境中，快速冷卻速率比較，會(huì)使組裝板與看似冷卻的元器件繼續(xù)保持一段高溫的時(shí)間。雖然在兩條曲線之間的△T只有1℃左右。但是對(duì)于要求苛刻的PCBA無(wú)鉛工藝窗口也還是有一定影響的。

另外，也要看到快速冷卻會(huì)增加焊點(diǎn)的內(nèi)應(yīng)力，可能會(huì)造成SMT貼片焊點(diǎn)裂紋和元件開(kāi)裂。因?yàn)楹附舆^(guò)程中，特別是在焊點(diǎn)凝固過(guò)程中，由于各種材料（不同的焊料、PCB材料、Cu、Ni、Fe-Ni合金）的熱膨脹系數(shù)（CTE）或熱性能的差異很大，如Sn-Ag-Cu的CTE為15.5～17.1x10的負(fù)六次方/℃，Sn-Pb的CTE為21ppm/℃，陶瓷的CTE為5ppm/℃，PCB材料FR-4水平方向的CTE為11～15*10的負(fù)六次方/℃、垂直方向的CTE為60～80ppm/℃，環(huán)氧樹(shù)脂的CTE也是60～80ppm/℃。因此，在焊點(diǎn)凝固時(shí)由于相關(guān)材料的開(kāi)裂，PCB金屬化孔內(nèi)鍍層斷裂等焊接缺陷。Sn-Ag-Cu合金從峰值溫度至凝固點(diǎn)（245～217℃）的降溫速率一般控制在-2～-6℃/s。

②從焊料合金的固相線（凝固點(diǎn)）下方附近至100℃。

從焊料合金的固相線（凝固點(diǎn)Sn-Ag-Cu合金為216℃）至100℃的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一方面也會(huì)增加IMC的厚度，另一方面對(duì)于一些存在低熔點(diǎn)金屬元素的界面（如有焊端含Bi鍍層的無(wú)鉛元件），可能會(huì)由于枝狀結(jié)晶的形成而發(fā)生偏析現(xiàn)象，容易造成焊點(diǎn)剝離缺陷。為了避免枝狀結(jié)晶的形成應(yīng)加速冷卻，從216～100℃的降溫速率一般控制在-2～-4℃/s。

③100℃至再流焊爐出口。

主要考慮保護(hù)操作人員，一般要求出口處溫度低于60℃。不同的爐子出口溫度不一樣，冷卻速率高和冷卻區(qū)長(zhǎng)的設(shè)備，出口溫度低一些。另外，理論界研究認(rèn)為，無(wú)鉛焊點(diǎn)在老化過(guò)程中，IMC的厚度還會(huì)增長(zhǎng)。因此，從100℃至再流焊爐出口，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)微量增長(zhǎng)IMC的厚度。

總之，冷卻速率對(duì)PCBA焊接質(zhì)量的影響是很大的，由于焊點(diǎn)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)及對(duì)焊點(diǎn)、元件、印制板內(nèi)部的缺陷從外觀檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)到。這將影響電子產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性。因此。有一個(gè)受控制的冷卻過(guò)程非常重要。尤其對(duì)于非晶系無(wú)鉛釬料，更要嚴(yán)格控制冷卻速度。