随着“绿色制造”成为21世纪电子电器产品行业的发展要求，无铅焊料代替有铅焊料进行波峰焊生产成为必然趋势。由于无铅焊料自身特点，再加上实际生产中波峰焊工艺参数纷繁复杂、难以控制，造成焊接缺陷率居高不下。DOE（Design of Experiment）作为一种数理统计和工艺优化方法，逐渐在无铅波峰焊焊接工艺优化研究中展示出其独特的优越性。降低缺陷率、提高焊接质量是制造初期对电子产品的要求，然而产品在服役期间还要满足一定的可靠性。采用部分析因实验设计法，以助焊剂流量、喷雾速度、喷雾高度、预热温度、轨道倾角、浸锡时间6个参数为实验因子，以桥连数为响应指标，对无铅波峰焊工艺进行初步优化。结果发现：助焊剂流量、喷雾高度、轨道倾角以及助焊剂流量和轨道倾角交互作用、助焊剂流量和喷雾高度交互作用对桥连数影响显著。当助焊剂流量处于低水平时，桥连数较多，且随着轨道倾角的增加桥连数降低，随着喷雾高度的增加桥连数增加。初步优化参数组合为：助焊剂流量为40ml/min，轨道倾角为6.8°，喷雾高度为50mm，浸锡时间为5s，喷雾速度150为mm/s，预热温度为100℃。回归拟合得到了桥连数与工艺参数对应的线性数学模型。采用响应曲面中心复合表面设计法对显著因子进行实验，得到二次回归数学模型。结果发现：当助焊剂流量为36~40ml/min、轨道倾角为6.2~6.6°、喷雾高度为58~60mm时，桥连缺陷数最少，焊接效果最优。通过求解二次回归方程的极值点，并结合部分析因设计的结果得到最终优化工艺参数组合：助焊剂流量为40ml/min，喷雾速度为150mm/s，喷雾高度为58mm，预热温度为100℃，轨道倾角为6.2°，浸锡时间为5s。采用最优参数组合进行重复性实验验证，结果表明，优化的参数组合可以使无铅波峰焊缺陷率大幅度降低，目前可以控制在1000PPM以内。采用温度循环试验对变频空调主板焊点可靠性进行评价，从宏观和微观两个层次上探究了Sn0.7Cu-0.05Ni焊料通孔焊点裂纹萌生和扩展的规律以及原因。结果发现：随着温度循环周期的增加，焊点表面裂纹数随之增加，且在相同周期下，优化后的PCB焊点裂纹数明显少于优化前，DOE的科学性和合理性得到验证。裂纹主要萌生在焊料与器件的交角处，沿焊料与焊盘或者焊料与引脚的接触界面扩展，或由内部微裂纹或孔洞萌生向外部扩展。裂纹的断裂形式以沿晶断裂为主。裂纹萌生和扩展最终导致焊点断裂，其失效机制归因于疲劳与蠕变的共同作用，具体原因与不同材料的热膨胀系数失配、温度循环作用下焊点组织粗化、金属间化合物(Cu, Ni)6Sn5和Kirkendall孔洞的形成有关。将此DOE优化和可靠性评价方案推广，对指导各种典型家电产品的实际生产过程的工艺优化及可靠性评估具有深远的意义。