SMT工艺不良与组装可靠性（第2版）

作者: 贾忠中

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2023-10

版次: 1

ISBN: 9787121464133

定价: 188.00

装帧: 其他

页数: 452页

分类: 工程技术

4人买过

本书以工程应用为目标，聚焦基本概念与原理、表面组装核心工艺、主要组装工艺问题及最新应用问题，以图文并茂的形式，介绍了焊接的基础原理与概念、表面组装的核心工艺与常见不良现象，以及组装工艺带来的可靠性问题。全书结合内容需求，编入了几十个经典案例，这些案例非常典型，不仅有助于读者深入理解有关工艺的概念和原理，也可作为类似不良现象分析的参考。


   本书系统的理论知识与丰富的典型案例，特别适合于从事电子产品设计与制造的工程师学习与参考，也可用作职业技术院校电子制造工艺与实训的教材。中兴通讯股份有限公司总工艺师，广东电子学会SMT专委会副主任，中国电子学会委员。      在中兴通讯工作亦超过20年，见证并参与了中兴工艺的发展历程，历任工艺研究部部长、副总工艺师、总工艺师，负责中兴通讯产品工程化工作，分管结构设计、EDA和电子装联工艺。对SMT、可制造性设计、失效分析、焊接可靠性有深入系统的研究。出版著作：《SMT工艺质量控制》《SMT 核心工艺解析与案例分析》《SMT焊接不良与组装可靠性》《SMT可制造性设计》。第一部分  工艺基础

第1章  概述3

1.1  电子组装技术的发展3

1.2  表面组装技术4

1.2.1  元器件封装形式的发展4

1.2.2  印制电路板技术的发展5

1.2.3  表面组装技术的发展6

1.3  表面组装基本工艺流程7

1.3.1  再流焊接工艺流程7

1.3.2  波峰焊接工艺流程8

1.4  表面组装方式与工艺路径8

1.5  表面组装技术的核心与关键点9

1.6  表面组装元器件的焊接10

1.7  表面组装技术知识体系12

第2章  焊接基础14

2.1  软钎焊工艺14

2.2  焊点与焊锡材料14

2.3  焊点形成过程及影响因素15

2.4  润湿16

2.4.1  焊料的表面张力17

2.4.2  焊接温度18

2.4.3  焊料合金元素与添加量18

2.4.4  金属在熔融Sn合金中的溶解率19

2.4.5  金属间化合物20

2.5  相位图和焊接23

2.6  表面张力25

2.6.1  表面张力概述25

2.6.2  表面张力起因26

2.6.3  表面张力对液态焊料表面外形的影响26

2.6.4  表面张力对焊点形成过程的影响27

2.7  助焊剂在焊接过程中的作用行为28

2.7.1  再流焊接工艺中助焊剂的作用行为29

2.7.2  波峰焊接工艺中助焊剂的作用行为30

2.8  可焊性30

2.8.1  可焊性概述30

2.8.2  影响可焊性的因素31

2.8.3  可焊性测试方法33

2.8.4  润湿称量法33

2.8.5  浸渍法35

2.8.6  铺展法36

2.8.7  老化37

第3章  焊料合金、微观组织与性能38

3.1  常用焊料合金38

3.1.1  Sn-Ag合金38

3.1.2  Sn-Cu合金39

3.1.3  Sn-Bi合金40

3.1.4  Sn-Sb合金40

3.1.5  提高焊点可靠性的途径41

3.1.6  无铅合金中常用添加合金元素的作用41

3.2  焊点的微观结构与影响因素46

3.2.1  微观结构46

3.2.2  组成元素46

3.2.3  工艺条件48

3.3  焊点的微观结构与机械性能48

3.3.1  焊点（焊料合金）的金相组织49

3.3.2  焊接界面金属间化合物51

3.3.3  不良的微观组织55

3.3.4  不常见微观组织68

3.4  无铅焊料合金的表面形貌69

第二部分  工艺原理与不良

第4章  助焊剂73

4.1  助焊剂的发展历程73

4.2  液态助焊剂的分类标准与代码74

4.3  液态助焊剂的组成、功能与常用类别76

4.3.1  组成76

4.3.2  功能78

4.3.3  常用类别78

4.4  液态助焊剂的技术指标与检测80

4.5  助焊剂的选型评估87

4.5.1  助焊剂类型选择87

4.5.2  工艺性评估88

4.6  白色残留物92

4.6.1  焊剂中的松香93

4.6.2  松香变形物93

4.6.3  有机金属盐94

4.6.4  无机金属盐94

4.6.5  白色残留物的危害性95

4.7  松香及其性能95

4.7.1  一般物理特性95

4.7.2  熔点96

4.7.3  松香的组成与常见异构体96

4.7.4  松香的化学反应96

第5章  焊膏99

5.1  焊膏简介99

5.2  助焊剂的组成与功能100

5.2.1  树脂101

5.2.2  活化剂102

5.2.3  溶剂103

5.2.4  流变添加剂105

5.2.5  焊膏配方设计的工艺性考虑105

5.3  焊粉106

5.3.1  焊粉尺寸106

5.3.2  焊粉的形状108

5.4  助焊反应109

5.4.1  酸基反应109

5.4.2  氧化-还原反应109

5.5  焊膏流变性要求110

5.5.1  流变学基本概念110

5.5.2  流体的流变特性112

5.5.3  焊膏对流变特性的要求113

5.5.4  影响焊膏流变性的因素114

5.5.5  焊膏黏度的测量115

5.6  焊膏的性能评估与选型117

5.7  焊膏的储存与应用122

5.7.1  储存、解冻与搅拌122

5.7.2  使用时间与再使用注意事项123

5.7.3  常见不良123

第6章  PCB表面镀层及工艺特性128

6.1  ENIG镀层128

6.1.1　工艺特性128

6.1.2　应用问题129

6.2  Im-Sn镀层133

6.2.1　工艺特性134

6.2.2　应用问题135

6.3  Im-Ag镀层137

6.3.1　工艺特性138

6.3.2  应用问题139

6.4　OSP膜140

6.4.1　OSP膜及其发展历程140

6.4.2　OSP工艺141

6.4.3　铜面氧化来源与影响141

6.4.4　氧化层的形成程度与通孔爬锡能力143

6.4.5　OSP膜的优势与劣势145

6.4.6　应用问题145

6.5　无铅喷锡145

6.5.1　工艺特性146

6.5.2　应用问题148

6.6　无铅表面耐焊接性对比148

6.7  表面处理对焊点可靠性的影响149

第7章  元器件引脚/焊端镀层150

7.1　表面组装元器件封装类别150

7.2　电极镀层结构151

7.3　Chip类封装152

7.4　SOP/QFP类封装153

7.5　BGA类封装153

7.6　QFN类封装153

7.7　插件类封装154

第8章  焊膏印刷与常见不良155

8.1  焊膏印刷155

8.2  印刷原理155

8.3  影响焊膏印刷的因素156

8.3.1  焊膏性能156

8.3.2  模板因素158

8.3.3  印刷参数159

8.3.4  擦网/底部擦洗163

8.3.5  PCB支撑167

8.3.6  PCB的清洁168

8.3.7  印刷作业停顿时间对焊膏转移率的影响169

8.3.8  实际生产中影响焊膏填充与转移的其他因素169

8.4  常见印刷不良现象及原因171

8.4.1  印刷不良现象171

8.4.2  印刷厚度不良171

8.4.3  污斑/边缘挤出173

8.4.4  少锡与漏印174

8.4.5  拉尖/狗耳朵176

8.4.6  塌陷176

8.5  SPI应用探讨179

8.5.1  焊膏印刷不良对焊接质量的影响179

8.5.2  焊膏印刷图形可接受条件180

8.5.3  0.4mm间距CSP181

8.5.4  0.4mm间距QFP182

8.5.5  0.4～0.5mm间距QFN183

8.5.6  0201183

8.6  实际生产数据（举例）184

第9章  钢网设计与常见不良186

9.1  钢网186

9.2  钢网制造要求189

9.3  模板开口设计基本要求191

9.3.1  面积比191

9.3.2  阶梯模板191

9.4  模板开口设计192

9.4.1  通用原则192

9.4.2  片式元件194

9.4.3  QFP195

9.4.4  BGA195

9.4.5  QFN195

9.5  常见的不良开口设计197

9.5.1  模板设计主要问题197

9.5.2  常见不良设计197

9.5.3  模板开窗在改善焊接良率方面的应用200

第10章  再流焊接与常见不良205

10.1  再流焊接205

10.2  再流焊接工艺的发展历程205

10.3  热风再流焊接技术206

10.4  热风再流焊接加热特性207

10.5  温度曲线208

10.5.1  温度曲线的形状209

10.5.2  温度曲线主要参数与设置要求210

10.5.3  业界推荐的温度曲线216

10.5.4  炉温设置与温度曲线测试221

10.5.5  再流焊接曲线优化224

10.6  低温焊料焊接SAC锡球的BGA混装再流焊接工艺226

10.6.1  有铅焊料焊接无铅BGA的混装工艺227

10.6.2  低温焊料焊接SAC锡球的混装再流焊接工艺231

10.6.3  混装焊点的可靠性234

10.7  常见焊接不良237

10.7.1  冷焊237

10.7.2  不润湿238

10.7.3  半润湿241

10.7.4  渗析242

10.7.5  立碑244

10.7.6  偏移246

10.7.7  芯吸250

10.7.8  桥连252

10.7.9  空洞256

10.7.10  开路264

10.7.11  锡球265

10.7.12  锡珠267

10.7.13  飞溅物274

10.7.14  底面QFN二次过炉时掉件275

10.8  不同工艺条件下用Sn-37Pb焊接SAC305 BGA的切片图277

第11章  特定封装的焊接与常见不良279

11.1  封装焊接279

11.2  SOP/QFP279

11.2.1  桥连279

11.2.2  虚焊282

11.3  QFN283

11.3.1  QFN封装与工艺特点283

11.3.2  焊点形成过程284

11.3.3  虚焊285

11.3.4  桥连289

11.3.5  空洞291

11.4  BGA293

11.4.1  BGA封装类别与工艺特点293

11.4.2  无润湿开焊296

11.4.3  球窝焊点297

11.4.4  缩锡断裂299

11.4.5  二次焊开裂300

11.4.6  应力断裂301

11.4.7  坑裂302

11.4.8  块状IMC断裂304

11.4.9  热循环疲劳断裂305

第12章  波峰焊接与常见不良307

12.1　波峰焊接307

12.2　波峰焊接设备的组成及功能307

12.3  波峰焊接设备的选择308

12.4　波峰焊接工艺参数设置与温度曲线的测量310

12.4.1　工艺参数310

12.4.2　工艺参数设置要求310

12.4.3　波峰焊接温度曲线测量311

12.5　助焊剂在波峰焊接工艺过程中的行为312

12.6　波峰焊接焊点的要求313

12.7  波峰焊接元器件的布局要求315

12.7.1  布局方向要求315

12.7.2  元器件/焊盘间隔要求317

12.8  波峰焊接焊点的形成机理319

12.9　波峰焊接常见不良320

12.9.1　桥连320

12.9.2　透锡（垂直填充）不足324

12.9.3　锡珠326

12.9.4　漏焊327

12.9.5  孔盘润湿不良328

12.9.6  孔/空洞331

12.9.7　尖状物335

12.9.8　板面脏336

12.9.9　元器件浮起336

12.9.10　焊点剥离337

12.9.11　焊盘剥离338

12.9.12　凝固开裂339

12.9.13　引线润湿不良339

12.9.14　焊盘润湿不良340

12.10  波峰焊接锡渣340

12.10.1  锡的氧化物及锡渣340

12.10.2  波峰焊接锡渣的形成机理与形态341

12.10.3  锡渣影响及其控制343

12.10.4  大块不熔锡345

第13章  返工与手工焊接常见不良347

13.1　返工工艺目标347

13.2　返工程序347

13.2.1  元器件拆除347

13.2.2　焊盘整理348

13.2.3　元器件安装348

13.2.4　工艺的选择349

13.3　常用返工设备/工具与工艺特点349

13.3.1　烙铁349

13.3.2　热风返修工
内容简介:
本书以工程应用为目标，聚焦基本概念与原理、表面组装核心工艺、主要组装工艺问题及最新应用问题，以图文并茂的形式，介绍了焊接的基础原理与概念、表面组装的核心工艺与常见不良现象，以及组装工艺带来的可靠性问题。全书结合内容需求，编入了几十个经典案例，这些案例非常典型，不仅有助于读者深入理解有关工艺的概念和原理，也可作为类似不良现象分析的参考。


   本书系统的理论知识与丰富的典型案例，特别适合于从事电子产品设计与制造的工程师学习与参考，也可用作职业技术院校电子制造工艺与实训的教材。
作者简介:
中兴通讯股份有限公司总工艺师，广东电子学会SMT专委会副主任，中国电子学会委员。在中兴通讯工作亦超过20年，见证并参与了中兴工艺的发展历程，历任工艺研究部部长、副总工艺师、总工艺师，负责中兴通讯产品工程化工作，分管结构设计、EDA和电子装联工艺。对SMT、可制造性设计、失效分析、焊接可靠性有深入系统的研究。出版著作：《SMT工艺质量控制》《SMT 核心工艺解析与案例分析》《SMT焊接不良与组装可靠性》《SMT可制造性设计》。
目录:
第一部分  工艺基础

第1章  概述3

1.1  电子组装技术的发展3

1.2  表面组装技术4

1.2.1  元器件封装形式的发展4

1.2.2  印制电路板技术的发展5

1.2.3  表面组装技术的发展6

1.3  表面组装基本工艺流程7

1.3.1  再流焊接工艺流程7

1.3.2  波峰焊接工艺流程8

1.4  表面组装方式与工艺路径8

1.5  表面组装技术的核心与关键点9

1.6  表面组装元器件的焊接10

1.7  表面组装技术知识体系12

第2章  焊接基础14

2.1  软钎焊工艺14

2.2  焊点与焊锡材料14

2.3  焊点形成过程及影响因素15

2.4  润湿16

2.4.1  焊料的表面张力17

2.4.2  焊接温度18

2.4.3  焊料合金元素与添加量18

2.4.4  金属在熔融Sn合金中的溶解率19

2.4.5  金属间化合物20

2.5  相位图和焊接23

2.6  表面张力25

2.6.1  表面张力概述25

2.6.2  表面张力起因26

2.6.3  表面张力对液态焊料表面外形的影响26

2.6.4  表面张力对焊点形成过程的影响27

2.7  助焊剂在焊接过程中的作用行为28

2.7.1  再流焊接工艺中助焊剂的作用行为29

2.7.2  波峰焊接工艺中助焊剂的作用行为30

2.8  可焊性30

2.8.1  可焊性概述30

2.8.2  影响可焊性的因素31

2.8.3  可焊性测试方法33

2.8.4  润湿称量法33

2.8.5  浸渍法35

2.8.6  铺展法36

2.8.7  老化37

第3章  焊料合金、微观组织与性能38

3.1  常用焊料合金38

3.1.1  Sn-Ag合金38

3.1.2  Sn-Cu合金39

3.1.3  Sn-Bi合金40

3.1.4  Sn-Sb合金40

3.1.5  提高焊点可靠性的途径41

3.1.6  无铅合金中常用添加合金元素的作用41

3.2  焊点的微观结构与影响因素46

3.2.1  微观结构46

3.2.2  组成元素46

3.2.3  工艺条件48

3.3  焊点的微观结构与机械性能48

3.3.1  焊点（焊料合金）的金相组织49

3.3.2  焊接界面金属间化合物51

3.3.3  不良的微观组织55

3.3.4  不常见微观组织68

3.4  无铅焊料合金的表面形貌69

第二部分  工艺原理与不良

第4章  助焊剂73

4.1  助焊剂的发展历程73

4.2  液态助焊剂的分类标准与代码74

4.3  液态助焊剂的组成、功能与常用类别76

4.3.1  组成76

4.3.2  功能78

4.3.3  常用类别78

4.4  液态助焊剂的技术指标与检测80

4.5  助焊剂的选型评估87

4.5.1  助焊剂类型选择87

4.5.2  工艺性评估88

4.6  白色残留物92

4.6.1  焊剂中的松香93

4.6.2  松香变形物93

4.6.3  有机金属盐94

4.6.4  无机金属盐94

4.6.5  白色残留物的危害性95

4.7  松香及其性能95

4.7.1  一般物理特性95

4.7.2  熔点96

4.7.3  松香的组成与常见异构体96

4.7.4  松香的化学反应96

第5章  焊膏99

5.1  焊膏简介99

5.2  助焊剂的组成与功能100

5.2.1  树脂101

5.2.2  活化剂102

5.2.3  溶剂103

5.2.4  流变添加剂105

5.2.5  焊膏配方设计的工艺性考虑105

5.3  焊粉106

5.3.1  焊粉尺寸106

5.3.2  焊粉的形状108

5.4  助焊反应109

5.4.1  酸基反应109

5.4.2  氧化-还原反应109

5.5  焊膏流变性要求110

5.5.1  流变学基本概念110

5.5.2  流体的流变特性112

5.5.3  焊膏对流变特性的要求113

5.5.4  影响焊膏流变性的因素114

5.5.5  焊膏黏度的测量115

5.6  焊膏的性能评估与选型117

5.7  焊膏的储存与应用122

5.7.1  储存、解冻与搅拌122

5.7.2  使用时间与再使用注意事项123

5.7.3  常见不良123

第6章  PCB表面镀层及工艺特性128

6.1  ENIG镀层128

6.1.1　工艺特性128

6.1.2　应用问题129

6.2  Im-Sn镀层133

6.2.1　工艺特性134

6.2.2　应用问题135

6.3  Im-Ag镀层137

6.3.1　工艺特性138

6.3.2  应用问题139

6.4　OSP膜140

6.4.1　OSP膜及其发展历程140

6.4.2　OSP工艺141

6.4.3　铜面氧化来源与影响141

6.4.4　氧化层的形成程度与通孔爬锡能力143

6.4.5　OSP膜的优势与劣势145

6.4.6　应用问题145

6.5　无铅喷锡145

6.5.1　工艺特性146

6.5.2　应用问题148

6.6　无铅表面耐焊接性对比148

6.7  表面处理对焊点可靠性的影响149

第7章  元器件引脚/焊端镀层150

7.1　表面组装元器件封装类别150

7.2　电极镀层结构151

7.3　Chip类封装152

7.4　SOP/QFP类封装153

7.5　BGA类封装153

7.6　QFN类封装153

7.7　插件类封装154

第8章  焊膏印刷与常见不良155

8.1  焊膏印刷155

8.2  印刷原理155

8.3  影响焊膏印刷的因素156

8.3.1  焊膏性能156

8.3.2  模板因素158

8.3.3  印刷参数159

8.3.4  擦网/底部擦洗163

8.3.5  PCB支撑167

8.3.6  PCB的清洁168

8.3.7  印刷作业停顿时间对焊膏转移率的影响169

8.3.8  实际生产中影响焊膏填充与转移的其他因素169

8.4  常见印刷不良现象及原因171

8.4.1  印刷不良现象171

8.4.2  印刷厚度不良171

8.4.3  污斑/边缘挤出173

8.4.4  少锡与漏印174

8.4.5  拉尖/狗耳朵176

8.4.6  塌陷176

8.5  SPI应用探讨179

8.5.1  焊膏印刷不良对焊接质量的影响179

8.5.2  焊膏印刷图形可接受条件180

8.5.3  0.4mm间距CSP181

8.5.4  0.4mm间距QFP182

8.5.5  0.4～0.5mm间距QFN183

8.5.6  0201183

8.6  实际生产数据（举例）184

第9章  钢网设计与常见不良186

9.1  钢网186

9.2  钢网制造要求189

9.3  模板开口设计基本要求191

9.3.1  面积比191

9.3.2  阶梯模板191

9.4  模板开口设计192

9.4.1  通用原则192

9.4.2  片式元件194

9.4.3  QFP195

9.4.4  BGA195

9.4.5  QFN195

9.5  常见的不良开口设计197

9.5.1  模板设计主要问题197

9.5.2  常见不良设计197

9.5.3  模板开窗在改善焊接良率方面的应用200

第10章  再流焊接与常见不良205

10.1  再流焊接205

10.2  再流焊接工艺的发展历程205

10.3  热风再流焊接技术206

10.4  热风再流焊接加热特性207

10.5  温度曲线208

10.5.1  温度曲线的形状209

10.5.2  温度曲线主要参数与设置要求210

10.5.3  业界推荐的温度曲线216

10.5.4  炉温设置与温度曲线测试221

10.5.5  再流焊接曲线优化224

10.6  低温焊料焊接SAC锡球的BGA混装再流焊接工艺226

10.6.1  有铅焊料焊接无铅BGA的混装工艺227

10.6.2  低温焊料焊接SAC锡球的混装再流焊接工艺231

10.6.3  混装焊点的可靠性234

10.7  常见焊接不良237

10.7.1  冷焊237

10.7.2  不润湿238

10.7.3  半润湿241

10.7.4  渗析242

10.7.5  立碑244

10.7.6  偏移246

10.7.7  芯吸250

10.7.8  桥连252

10.7.9  空洞256

10.7.10  开路264

10.7.11  锡球265

10.7.12  锡珠267

10.7.13  飞溅物274

10.7.14  底面QFN二次过炉时掉件275

10.8  不同工艺条件下用Sn-37Pb焊接SAC305 BGA的切片图277

第11章  特定封装的焊接与常见不良279

11.1  封装焊接279

11.2  SOP/QFP279

11.2.1  桥连279

11.2.2  虚焊282

11.3  QFN283

11.3.1  QFN封装与工艺特点283

11.3.2  焊点形成过程284

11.3.3  虚焊285

11.3.4  桥连289

11.3.5  空洞291

11.4  BGA293

11.4.1  BGA封装类别与工艺特点293

11.4.2  无润湿开焊296

11.4.3  球窝焊点297

11.4.4  缩锡断裂299

11.4.5  二次焊开裂300

11.4.6  应力断裂301

11.4.7  坑裂302

11.4.8  块状IMC断裂304

11.4.9  热循环疲劳断裂305

第12章  波峰焊接与常见不良307

12.1　波峰焊接307

12.2　波峰焊接设备的组成及功能307

12.3  波峰焊接设备的选择308

12.4　波峰焊接工艺参数设置与温度曲线的测量310

12.4.1　工艺参数310

12.4.2　工艺参数设置要求310

12.4.3　波峰焊接温度曲线测量311

12.5　助焊剂在波峰焊接工艺过程中的行为312

12.6　波峰焊接焊点的要求313

12.7  波峰焊接元器件的布局要求315

12.7.1  布局方向要求315

12.7.2  元器件/焊盘间隔要求317

12.8  波峰焊接焊点的形成机理319

12.9　波峰焊接常见不良320

12.9.1　桥连320

12.9.2　透锡（垂直填充）不足324

12.9.3　锡珠326

12.9.4　漏焊327

12.9.5  孔盘润湿不良328

12.9.6  孔/空洞331

12.9.7　尖状物335

12.9.8　板面脏336

12.9.9　元器件浮起336

12.9.10　焊点剥离337

12.9.11　焊盘剥离338

12.9.12　凝固开裂339

12.9.13　引线润湿不良339

12.9.14　焊盘润湿不良340

12.10  波峰焊接锡渣340

12.10.1  锡的氧化物及锡渣340

12.10.2  波峰焊接锡渣的形成机理与形态341

12.10.3  锡渣影响及其控制343

12.10.4  大块不熔锡345

第13章  返工与手工焊接常见不良347

13.1　返工工艺目标347

13.2　返工程序347

13.2.1  元器件拆除347

13.2.2　焊盘整理348

13.2.3　元器件安装348

13.2.4　工艺的选择349

13.3　常用返工设备/工具与工艺特点349

13.3.1　烙铁349

13.3.2　热风返修工

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SMT工艺不良与组装可靠性（第2版）

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