表面組裝技術(shù)基礎與通用工藝內(nèi)容簡介

本書首先介紹了當前國際上先進的表面組裝技術(shù)（SMT）生產(chǎn)線及主要設備、基板、元器件、工藝材料等基礎知識及表面組裝印制電路板可制造性設計（DFM）；然后介紹了SMT通用工藝，包括每道工序的工藝流程、操作程序、安全技術(shù)操作方法、工藝參數(shù)、檢驗標準、檢驗方法、缺陷分析等內(nèi)容；同時結(jié)合錫焊（釬焊）機理，重點分析了如何運用焊接理論正確設置再流焊溫度曲線，無鉛再流焊以及有鉛、無鉛混裝再流焊工藝控制的方法；還介紹了當前流行的一些新工藝和新技術(shù)。

目 錄

上篇 表面組裝技術(shù)（SMT）基礎與可制造性設計（DFM）

第1章 表面組裝元器件（SMC/SMD） （3）

1.1 對SMC/SMD的基本要求及無鉛焊接對元器件的要求 （3）

1.2 SMC的封裝命名及標稱 （4）

1.3 SMD的封裝命名 （5）

1.4 SMC/SMD的焊端結(jié)構(gòu) （6）

1.5 SMC/SMD的包裝類型 （7）

1.6 SMC/SMD與靜電敏感元器件（SSD）的運輸、存儲、使用要求 （8）

1.7 濕度敏感器件（MSD）的管理、存儲、使用要求 （9）

1.8 SMC/SMD方向發(fā)展 （10）

思考題 （12）

第2章 表面組裝印制電路板（SMB） （14）

2.1 印制電路板 （14）

2.1.1 印制電路板的定義和作用 （14）

2.1.2 常用印制電路板的基板材料 （14）

2.1.3 評估PCB基材質(zhì)量的相關(guān)參數(shù) （15）

2.2 SMT對表面組裝印制電路的一些要求 （16）

2.2.1 SMT對印制電路板的總體要求 （16）

2.2.2 表面組裝PCB材料的選擇 （17）

2.2.3 無鉛焊接用FR-4特性 （17）

2.3 PCB焊盤表面涂（鍍）層及無鉛PCB焊盤涂鍍層的選擇 （17）

2.3.1 PCB焊盤表面涂（鍍）層 （17）

2.3.2 無鉛PCB焊盤涂鍍層的選擇 （19）

2.4 當前國際先進印制電路板及其制造技術(shù)的發(fā)展動向 （21）

思考題 （22）

第3章 表面組裝工藝材料 （23）

3.1 錫鉛焊料合金 （24）

3.1.1 錫的基本物理和化學特性 （24）

3.1.2 鉛的基本物理和化學特性 （26）

3.1.3 63Sn-37Pb錫鉛共晶合金的基本特性 （26）

3.1.4 鉛在焊料中的作用 （27）

3.1.5 錫鉛合金中的雜質(zhì)及其影響 （27）

3.2 無鉛焊料合金 （28）

3.2.1 對無鉛焊料合金的要求 （28）

3.2.2 目前最有可能替代Sn-Pb焊料的合金材料 （29）

3.2.3 目前應用最多的無鉛焊料合金 （32）

3.2.4 Sn-Ag-Cu系焊料的最佳成分 （33）

3.2.5 繼續(xù)研究更理想的無鉛焊料 （33）

3.3 助焊劑 （33）

3.3.1 對助焊劑物理和化學特性的要求 （33）

3.3.2 助焊劑的分類和組成 （34）

3.3.3 助焊劑的作用 （36）

3.3.4 四類常用助焊劑 （37）

3.3.5 助焊劑的選擇 （38）

3.3.6 無鉛助焊劑的特點、問題與對策 （39）

3.4 焊膏 （39）

3.4.1 焊膏的技術(shù)要求 （39）

3.4.2 焊膏的分類 （40）

3.4.3 焊膏的組成 （40）

3.4.4 影響焊膏特性的主要參數(shù) （42）

3.4.5 焊膏的選擇 （44）

3.4.6 焊膏的檢測與評估 （45）

3.4.7 焊膏的發(fā)展動態(tài) （46）

3.5 焊料棒和絲狀焊料 （46）

3.6 貼片膠（粘結(jié)劑） （47）

3.6.1 常用貼片膠 （47）

3.6.2 貼片膠的選擇方法 （47）

3.6.3 貼片膠的存儲、使用工藝要求 （48）

3.7 清洗劑 （48）

3.7.1 對清洗劑的要求 （48）

3.7.2 清洗劑的種類 （49）

3.7.3 有機溶劑清洗劑的性能要求 （49）

3.7.4 清洗效果的評價方法與標準 （49）

思考題 （50）

第4章 SMT生產(chǎn)線及主要設備 （51）

4.1 SMT生產(chǎn)線 （51）

4.2 印刷機 （52）

4.3 點膠機 （54）

4.4 貼裝機 （55）

4.4.1 貼裝機的分類 （55）

4.4.2 貼裝機的基本結(jié)構(gòu) （57）

4.4.3 貼裝頭 （58）

4.4.4 X、Y與Z/ 的傳動定位（伺服）系統(tǒng) （60）

4.4.5 貼裝機對中定位系統(tǒng) （61）

4.4.6 傳感器 （63）

4.4.7 送料器 （64）

4.4.8 吸嘴 （66）

4.4.9 貼裝機的主要易損件 （66）

4.4.10 貼裝機的主要技術(shù)指標 （67）

4.4.11 貼裝機的發(fā)展方向 （68）

4.5 再流焊爐 （69）

4.5.1 再流焊爐的分類 （69）

4.5.2 全熱風再流焊爐的基本結(jié)構(gòu)與性能 （70）

4.5.3 再流焊爐的主要技術(shù)指標 （72）

4.5.4 再流焊爐的發(fā)展方向 （73）

4.5.5 氣相再流焊（VPS）爐的新發(fā)展 （73）

4.6 波峰焊機 （74）

4.6.1 波峰焊機的種類 （74）

4.6.2 雙波峰焊機的基本結(jié)構(gòu) （74）

4.6.3 波峰焊機的主要技術(shù)參數(shù) （76）

4.6.4 波峰焊機的發(fā)展方向及無鉛焊接對波峰焊設備的要求 （77）

4.6.5 選擇性波峰焊機 （77）

4.7 檢測設備 （79）

4.7.1 自動光學檢查設備（AOI） （80）

4.7.2 自動X射線檢查設備（AXI） （82）

4.7.3 在線測試設備 （84）

4.7.4 功能測試設備 （85）

4.7.5 錫膏檢查設備（SPI） （85）

4.7.6 三次元影像測量儀 （86）

4.8 手工焊接與返修設備 （87）

4.8.1 電烙鐵 （87）

4.8.2 焊接機器人和非接觸式焊接機器人 （90）

4.8.3 SMD返修系統(tǒng) （90）

4.8.4 手工貼片工具 （92）

4.9 清洗設備 （93）

4.9.1 超聲清洗設備 （93）

4.9.2 氣相清洗設備 （93）

4.9.3 水清洗設備 （94）

4.10 選擇性涂覆設備 （94）

4.11 其他輔助設備 （95）

思考題 （95）

第5章 SMT印制電路板的可制造性設計（DFM） （97）

5.1 不良設計在SMT生產(chǎn)中的危害 （97）

5.2 國內(nèi)SMT印制電路板設計中普遍存在的問題及解決措施 （98）

5.2.1 SMT印制電路板設計中的常見問題舉例 （98）

5.2.2 消除不良設計、實現(xiàn)DFM的措施 （101）

5.3 編制本企業(yè)可制造性設計規(guī)范文件 （101）

5.4 PCB設計包含的內(nèi)容及可制造性設計實施程序 （101）

5.5 SMT工藝對設計的要求 （105）

5.5.1 表面貼裝元器件（SMC/SMD）焊盤設計 （106）

5.5.2 通孔插裝元器件（THC）焊盤設計 （126）

5.5.3 布線設計 （128）

5.5.4 焊盤與印制導線連接的設置 （129）

5.5.5 導通孔的設置 （130）

5.5.6 測試孔和測試盤設計—可測試性設計DFT（Design for Testability） （131）

5.5.7 阻焊、絲網(wǎng)的設置 （133）

5.5.8 元器件整體布局設置 （133）

5.5.9 再流焊與波峰焊貼片元件的排列方向設計 （135）

5.5.10 元器件最小間距設計 （137）

5.5.11 模板設計 （137）

5.6 SMT設備對設計的要求 （140）

5.6.1 PCB外形、尺寸設計 （140）

5.6.2 PCB定位孔和夾持邊的設置 （141）

5.6.3 基準標志（Mark）設計 （142）

5.6.4 拼板設計 （143）

5.6.5 PCB設計的輸出文件 （144）

5.7 印制電路板可靠性設計 （145）

5.7.1 散熱設計簡介 （145）

5.7.2 電磁兼容性（高頻及抗電磁干擾）設計簡介 （146）

5.8 無鉛產(chǎn)品PCB設計 （148）

5.9 PCB可加工性設計 （149）

5.10 SMT產(chǎn)品設計評審和印制電路板可制造性設計審核 （149）

5.10.1 SMT產(chǎn)品設計評審 （149）

5.10.2 SMT印制電路板可制造性設計審核 （150）

5.11 IPC-7351《表面貼裝設計和焊盤圖形標準通用要求》簡介 （154）

思考題 （158）

下篇 表面組裝技術(shù)（SMT）通用工藝

第6章 表面組裝工藝條件 （161）

6.1 廠房承重能力、振動、噪聲及防火防爆要求 （161）

6.2 電源、氣源、排風、煙氣排放及廢棄物處理、照明、工作環(huán)境 （161）

6.3 SMT制造中的靜電防護技術(shù) （162）

6.3.1 防靜電基礎知識 （163）

6.3.2 國際靜電防護協(xié)會推薦的6個原則 （170）

6.3.3 高密度組裝對防靜電的新要求 （170）

6.3.4 IPC推薦的電子組裝件操作的習慣做法 （170）

6.3.5 手工焊接中防靜電的一般要求和防靜電措施 （171）

6.4 對SMT生產(chǎn)線設備、儀器、工具的要求 （172）

6.5 SMT制造中的工藝控制與質(zhì)量管理 （173）

6.5.1 SMT制造中的工藝控制 （173）

6.5.2 SMT制造中的質(zhì)量管理 （176）

6.5.3 SPC和六西格瑪質(zhì)量管理理念簡介 （177）

思考題 （178）

第7章 典型表面組裝方式及其工藝流程 （179）

7.1 典型表面組裝方式 （179）

7.2 純表面組裝工藝流程 （180）

7.3 表面組裝和插裝混裝工藝流程 （180）

7.4 工藝流程的設計原則 （181）

7.5 選擇表面組裝工藝流程應考慮的因素 （181）

7.6 表面組裝工藝的發(fā)展 （181）

思考題 （182）

第8章 施加焊膏通用工藝 （183）

8.1 施加焊膏技術(shù)要求 （183）

8.2 焊膏的選擇和正確使用 （184）

8.3 施加焊膏的方法 （184）

8.4 印刷焊膏的原理 （185）

8.5 印刷機金屬模板印刷焊膏工藝 （186）

8.6 影響印刷質(zhì)量的主要因素 （189）

8.7 印刷焊膏的主要缺陷與不良品的判定和調(diào)整方法 （194）

8.8 印刷機安全操作規(guī)程及設備維護 （195）

8.9 手動滴涂焊膏工藝介紹 （195）

8.10 SMT不銹鋼激光模板制作外協(xié)程序及工藝要求 （196）

思考題 （199）

第9章 施加貼片膠通用工藝 （200）

9.1 施加貼片膠的技術(shù)要求 （200）

9.2 施加貼片膠的方法和工藝參數(shù)的控制 （201）

9.2.1 針式轉(zhuǎn)印法 （201）

9.2.2 印刷法 （201）

9.2.3 壓力注射法 （203）

9.3 施加貼片膠的工藝流程 （206）

9.4 貼片膠固化 （206）

9.4.1 熱固化 （206）

9.4.2 光固化 （207）

9.5 施加貼片膠檢驗、清洗、返修 （207）

9.6 點膠中常見的缺陷與解決方法 （208）

思考題 （209）

第10章 自動貼裝機貼片通用工藝 （210）

10.1 貼裝元器件的工藝要求 （210）

10.2 全自動貼裝機貼片工藝流程 （212）

10.3 貼裝前準備 （213）

10.4 開機 （213）

10.5 編程 （213）

10.5.1 離線編程 （215）

10.5.2 在線編程 （217）

10.6 安裝供料器 （219）

10.7 做基準標志（Mark）和元器件的視覺圖像 （219）

10.8 首件試貼并檢驗 （221）

10.9 根據(jù)首件試貼和檢驗結(jié)果調(diào)整程序或重做視覺圖像 （221）

10.10 連續(xù)貼裝生產(chǎn) （222）

10.11 檢驗 （222）

10.12 轉(zhuǎn)再流焊工序 （223）

10.13 提高自動貼裝機的貼裝效率 （223）

10.14 生產(chǎn)線多臺貼片機的任務平衡 （223）

10.15 貼片故障分析及排除方法 （224）

10.16 貼裝機的設備維護和安全操作規(guī)程 （227）

10.17 手工貼裝工藝介紹 （230）

思考題 （231）

第11章 再流焊通用工藝 （232）

11.1 再流焊的工藝目的和原理 （232）

11.2 再流焊的工藝要求 （233）

11.3 再流焊的工藝流程 （233）

11.4 焊接前準備 （234）

11.5 開爐 （234）

11.6 編程（設置溫度、速度等參數(shù)）或調(diào)程序 （234）

11.7 測試實時溫度曲線 （235）

11.7.1 溫度曲線測量、分析系統(tǒng) （235）

11.7.2 實時溫度曲線的測試方法和步驟 （236）

11.7.3 BGA/CSP、QFN實時溫度曲線的測試方法 （237）

11.8 正確設置、分析與優(yōu)化再流焊溫度曲線 （238）

11.8.1 設置最佳（理想）的溫度曲線 （238）

11.8.2 正確分析與優(yōu)化再流焊溫度曲線 （238）

11.9 首件表面組裝板焊接與檢測 （240）

11.10 連續(xù)焊接 （240）

11.11 檢測 （241）

11.12 停爐 （241）

11.13 注意事項與緊急情況處理 （241）

11.14 再流焊爐的安全操作規(guī)程 （242）

11.15 雙面再流焊工藝控制 （242）

11.16 雙面貼裝BGA工藝 （243）

11.17 常見再流焊焊接缺陷、原因分析及預防和解決措施 （244）

11.17.1 再流焊的工藝特點 （244）

11.17.2 影響再流焊質(zhì)量的原因分析 （244）

11.17.3 SMT再流焊中常見的焊接缺陷分析與預防對策 （246）

11.18 再流焊爐的設備維護 （254）

思考題 （254）

第12章 通孔插裝元件再流焊工藝（PIHR）介紹 （256）

12.1 通孔插裝元件再流焊工藝的優(yōu)點及應用 （256）

12.2 通孔插裝元件再流焊工藝對設備的特殊要求 （257）

12.3 通孔插裝元件再流焊工藝對元件的要求 （257）

12.4 通孔插裝元件焊膏量的計算 （257）

12.5 通孔插裝元件的焊盤設計 （258）

12.6 通孔插裝元件的模板設計 （258）

12.7 施加焊膏工藝 （259）

12.8 插裝工藝 （263）

12.9 再流焊工藝 （263）

12.10 焊點檢測 （264）

思考題 （264）

第13章 波峰焊通用工藝 （265）

13.1 波峰焊原理 （265）

13.2 波峰焊工藝對元器件和印制板的基本要求 （268）

13.3 波峰焊的設備、工具及工藝材料 （269）

13.3.1 設備、工具 （269）

13.3.2 工藝材料 （269）

13.4 波峰焊的工藝流程和操作步驟 （270）

13.5 波峰焊工藝參數(shù)控制要點 （272）

13.6 無鉛波峰焊工藝控制 （275）

13.7 無鉛波峰焊必須預防和控制Pb污染 （277）

13.8 波峰焊機安全技術(shù)操作規(guī)程 （277）

13.9 影響波峰焊質(zhì)量的因素與波峰焊常見焊接缺陷分析及預防對策 （278）

13.9.1 影響波峰焊質(zhì)量的因素 （278）

13.9.2 波峰焊常見焊接缺陷的原因分析及預防對策 （279）

思考題 （287）

第14章 手工焊、修板和返修工藝 （288）

14.1 手工焊接基礎知識 （288）

14.2 表面貼裝元器件（SMC/SMD）手工焊工藝 （291）

14.2.1 兩個端頭無引線片式元件的手工焊接方法 （292）

14.2.2 翼形引腳元件的手工焊接方法 （293）

14.2.3 J形引腳元件的手工焊接方法 （294）

14.3 表面貼裝元器件修板與返修工藝 （294）

14.3.1 虛焊、橋接、拉尖、不潤濕、焊料量少、焊膏未熔化等焊點缺陷的修整 （295）

14.3.2 Chip元件立碑、元件移位的修整 （295）

14.3.3 三焊端的電位器、SOT、SOP、SOJ移位的返修 （296）

14.3.4 QFP和PLCC表面組裝器件移位的返修 （297）

14.3.5 BGA的返修和置球工藝 （297）

14.4 無鉛手工焊接和返修技術(shù) （302）

14.5 手工焊接、返修質(zhì)量的評估和缺陷的判斷 （303）

思考題 （303）

第15章 表面組裝板焊后清洗工藝 （304）

15.1 清洗機理 （305）

15.2 表面組裝板焊后有機溶劑清洗工藝 （306）

15.2.1 超聲波清洗 （306）

15.2.2 氣相清洗 （308）

15.3 非ODS清洗介紹 （309）

15.3.1 免清洗技術(shù) （309）

15.3.2 有機溶劑清洗 （311）

15.3.3 水洗技術(shù) （311）

15.3.4 半水清洗技術(shù) （311）

15.4 水清洗和半水清洗的清洗過程 （311）

15.5 無鉛焊后清洗 （312）

15.6 清洗后的檢驗 （312）

思考題 （313）

第16章 表面組裝檢驗（檢測）工藝 （314）

16.1 組裝前的檢驗（或稱來料檢測） （314）

16.1.1 表面組裝元器件（SMC/SMD）檢驗 （315）

16.1.2 印制電路板（PCB）檢驗 （315）

16.1.3 工藝材料檢驗 （315）

16.2 工序檢驗（檢測） （316）

16.2.1 印刷焊膏工序檢驗 （316）

16.2.2 貼裝工序檢驗（包括機器貼裝和手工貼裝） （317）

16.2.3 再流焊工序檢驗（焊后檢驗） （317）

16.2.4 清洗工序檢驗 （318）

16.3 表面組裝板檢驗 （318）

16.4 自動光學檢測（AOI） （319）

16.4.1 AOI在SMT中的作用 （319）

16.4.2 AOI編程 （320）

16.5 自動X射線檢測（AXI） （320）

16.5.1 X射線評估和判斷BGA、CSP焊點缺陷的標準 （320）

16.5.2 X射線檢測BGA、CSP焊點圖像的評估和判斷及其他應用 （321）

16.6 美國電子裝聯(lián)協(xié)會《電子組裝件驗收標準IPC-A-610E》簡介 （323）

16.6.1 IPC-A-610概述 （324）

16.6.2 IPC-A-610E簡介 （325）

思考題 （326）

第17章 電子組裝件三防涂覆工藝 （327）

17.1 環(huán)境對電子設備的影響 （327）

17.2 三防設計的基本概念 （327）

17.3 三防涂覆材料 （328）

17.4 電子組裝件新型防護技術(shù)——選擇性涂覆工藝 （330）

17.4.1 工藝流程 （330）

17.4.2 選擇性涂覆工藝 （331）

17.4.3 印制電路板和組裝件敷形涂覆的質(zhì)量檢測 （333）

思考題 （335）

第18章 運用焊接理論正確設置無鉛再流焊溫度曲線 （336）

18.1 概述 （336）

18.2 錫焊（釬焊）機理 （337）

18.2.1 釬焊過程中助焊劑與金屬表面（母材）、熔融焊料之間的相互作用 （337）

18.2.2 熔融焊料與焊件（母材）表面之間的反應 （338）

18.2.3 釬縫的金相組織 （343）

18.3 焊點強度、連接可靠性分析 （344）

18.4 如何獲得理想的界面組織 （345）

18.5 無鉛焊接機理 （345）

18.6 Sn-Ag-Cu焊料與不同材料的金屬焊接時的界面反應和釬縫組織 （347）

18.6.1 無鉛焊料合金、元器件焊端鍍層材料、PCB焊盤表面鍍層三要素 （347）

18.6.2 焊料合金元素與各種金屬電極焊接后在界面形成的化合物 （348）

18.6.3 Sn系焊料與Ni/Au（ENIG）焊盤焊接的界面反應和釬縫組織 （348）

18.6.4 Sn系焊料與42號合金鋼（Fe-42Ni合金）焊接的界面反應和釬縫組織 （349）

18.7 運用焊接理論正確設置無鉛再流焊溫度曲線 （350）

18.7.1 以焊接理論為指導、分析再流焊的焊接機理 （350）

18.7.2 影響釬縫（金屬間結(jié)合層）質(zhì)量與厚度的因素 （351）

18.7.3 運用焊接理論正確設置無鉛再流焊溫度曲線 （353）

18.7.4 幾種典型的溫度曲線 （357）

思考題 （359）

第19章 無鉛焊接可靠性討論及無鉛再流焊工藝控制 （360）

19.1 無鉛焊接可靠性討論 （360）

19.2 無鉛再流焊的特點及對策 （364）

19.3 如何正確實施無鉛工藝 （365）

19.4 無鉛再流焊工藝控制 （371）

19.4.1 三種無鉛再流焊溫度曲線 （372）

19.4.2 無鉛再流焊工藝控制 （372）

思考題 （376）

第20章 有鉛、無鉛混裝再流焊工藝控制 （377）

20.1 有鉛、無鉛混裝制程分析 （377）

20.1.1 再流焊工藝中無鉛焊料與有鉛元件混裝 （377）

20.1.2 再流焊工藝中有鉛焊料與無鉛元件混裝 （380）

20.1.3 再流焊工藝中有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝工藝 （381）

20.2 有鉛焊料與有鉛、無鉛元件混裝工藝必須考慮相容性問題 （382）

20.2.1 材料相容性 （382）

20.2.2 工藝相容性 （383）

20.2.3 設計相容性 （383）

20.3 有鉛焊料與有鉛、無鉛元件混裝工藝質(zhì)量控制方案的建議 （384）

思考題 （387）

第21章 其他工藝和新技術(shù)介紹 （388）

21.1 0201、01005的印刷與貼裝技術(shù) （388）

21.1.1 0201、01005的焊膏印刷技術(shù) （388）

21.1.2 0201、01005的貼裝技術(shù) （389）

21.2 PQFN的印刷、貼裝與返修工藝 （391）

21.2.1 PQFN的印刷和貼裝 （391）

21.2.2 PQFN的返修工藝 （393）

21.3 COB技術(shù) （393）

21.4 倒裝芯片F(xiàn)C（Flip Chip）與晶圓級CSP（WL-CSP）、

WLP（Wafer Level Processing）的組裝技術(shù) （396）

21.5 倒裝芯片（Flip Chip）、晶圓級CSP和CSP底部填充工藝 （400）

21.6 三維堆疊POP（Package On Package）技術(shù) （404）

21.7 ACA、ACF與ESC技術(shù) （408）

21.7.1 ACA、ACF技術(shù) （408）

21.7.2 ESC技術(shù) （410）

21.8 FPC的應用與發(fā)展 （410）

21.9 LED 應用的迅速發(fā)展 （412）

21.10 PCBA無焊壓入式連接技術(shù) （413）

21.11 無焊料電子裝配工藝——Occam倒序互連工藝介紹 （418）

思考題 （420）

附錄A SMT常用縮略語、術(shù)語、金屬元素中英文名稱及物理性能表 （421）

參考文獻2100433B