現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊接技術(shù)

第1章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊技術(shù) 1

1.1 概述 2

1.2 焊接與釬焊 2

1.2.1 焊接 2

1.2.2 釬焊及其分類(lèi) 3

1.2.3 軟釬焊技術(shù)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域及其影響 3

1.2.4 軟釬焊技術(shù)的基本分類(lèi) 4

1.3 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊技術(shù)的新發(fā)展 6

1.3.1 “微焊接”技術(shù) 6

1.3.2 無(wú)鉛化焊接技術(shù) 8

思考題 11

第2章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊原理 13

2.1 軟釬焊特點(diǎn)與常用術(shù)語(yǔ) 14

2.1.1 軟釬焊連接機(jī)理 14

2.1.2 軟釬焊工藝步驟 14

2.1.3 軟釬焊加熱方式 15

2.1.4 可焊性與潤(rùn)濕性 15

2.1.5 接觸角與潤(rùn)濕角 16

2.2 潤(rùn)濕 16

2.2.1 固體金屬表面結(jié)構(gòu) 17

2.2.2 液態(tài)釬料表面現(xiàn)象 17

2.2.3 潤(rùn)濕及分類(lèi) 19

2.2.4 楊氏方程（Young‘s Equation） 20

2.2.5 助焊劑作用下潤(rùn)濕過(guò)程中的熱動(dòng)力平衡 21

2.2.6 潤(rùn)濕形式 22

2.2.7 潤(rùn)濕性影響因素 23

2.2.8 潤(rùn)濕性評(píng)定方法 27

2.2.9 常用去膜技術(shù) 28

2.3 釬料填縫過(guò)程 29

2.3.1 彎曲液面附加壓力 29

2.3.2 拉普拉斯方程（Young-Laplace） 31

2.3.3 彎曲液面對(duì)飽和蒸汽壓的影響 31

2.3.4 液態(tài)釬料毛細(xì)填縫過(guò)程 32

2.3.5 液態(tài)釬料的平衡形態(tài) 36

2.4 溶解與擴(kuò)散 37

2.4.1 物質(zhì)間的互溶條件與界面張力關(guān)系 37

2.4.2 基體金屬的溶解過(guò)程 37

2.4.3 釬料與基體金屬之間的擴(kuò)散 43

2.5 界面反應(yīng)組織 47

2.5.1 界面層結(jié)合模式 47

2.5.2 界面層金屬間化合物的形成與生長(zhǎng) 49

2.6 釬焊接頭性能及接頭設(shè)計(jì) 53

2.6.1 釬焊接頭性能 53

2.6.2 釬焊接頭強(qiáng)度 53

思考題 57

第3章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊應(yīng)用材料 59

3.1 釬料合金概述及其工藝性要求 60

3.1.1 釬料合金概述 60

3.1.2 釬料合金的選擇與使用 66

3.2 助焊劑概述及其工藝性要求 69

3.2.1 助焊劑概述 69

3.2.2 助焊劑的選擇與使用 72

3.3 釬料膏概述及其工藝性要求 74

3.3.1 釬料膏概述 74

3.3.2 釬料膏的選擇與使用 75

3.4 其他釬料形態(tài)概述 76

3.4.1 釬料絲 76

3.4.2 預(yù)成型焊片 77

3.5 無(wú)鉛化兼容性問(wèn)題 78

3.5.1 無(wú)鉛化PCB焊盤(pán)表面鍍層工藝要求 78

3.5.2 無(wú)鉛化元器件焊端/引腳表面鍍層工藝要求 81

3.5.3 從潤(rùn)濕性評(píng)估無(wú)鉛釬料與PCB表面保護(hù)層之間的兼容性 83

3.5.4 從潤(rùn)濕性評(píng)估無(wú)鉛釬料與元器件表面鍍層之間的兼容性 89

思考題 91

第4章 再流焊接技術(shù) 93

4.1 再流焊接工藝特點(diǎn) 94

4.2 再流焊接溫度曲線 94

4.2.1 溫度曲線的基本特征 94

4.2.2 典型溫度曲線類(lèi)型 96

4.2.3 加熱因子 96

4.2.4 帶寬與工藝窗口 98

4.2.5 溫度曲線設(shè)置影響因素 100

4.2.6 溫度曲線測(cè)試及優(yōu)化 100

4.3 再流焊接傳熱技術(shù) 103

4.3.1 熱傳導(dǎo) 104

4.3.2 熱輻射 105

4.3.3 熱對(duì)流 105

4.4 紅外再流焊接技術(shù) 106

4.4.1 紅外再流焊接加熱原理 106

4.4.2 紅外再流焊接技術(shù)特點(diǎn) 106

4.4.3 紅外再流焊爐結(jié)構(gòu) 107

4.5 熱風(fēng)再流焊接技術(shù) 109

4.5.1 熱風(fēng)再流焊接加熱原理 109

4.5.2 熱風(fēng)再流焊接技術(shù)特點(diǎn) 110

4.5.3 熱風(fēng)再流焊爐結(jié)構(gòu) 110

4.6 紅外 熱風(fēng)復(fù)合加熱再流焊接技術(shù) 112

4.6.1 紅外 熱風(fēng)復(fù)合再流焊接加熱原理 112

4.6.2 紅外 熱風(fēng)復(fù)合再流焊接技術(shù)特點(diǎn) 113

4.6.3 紅外 熱風(fēng)復(fù)合再流焊爐結(jié)構(gòu) 113

4.7 汽相再流焊接技術(shù)（VPS） 114

4.7.1 汽相再流焊接加熱原理 115

4.7.2 汽相再流焊接技術(shù)特點(diǎn) 116

4.7.3 汽相再流焊爐結(jié)構(gòu) 117

4.8 再流焊爐設(shè)計(jì)參數(shù)及應(yīng)用 118

4.9 無(wú)鉛再流焊接工藝技術(shù) 119

4.9.1 無(wú)鉛再流焊接工藝技術(shù)特點(diǎn) 119

4.9.2 無(wú)鉛化對(duì)再流焊接溫度曲線的影響 120

4.9.3 無(wú)鉛化對(duì)再流焊爐的影響 120

4.9.4 有鉛 無(wú)鉛混裝再流焊接溫度曲線設(shè)置 129

4.10 再流焊接常見(jiàn)缺陷及防治措施 130

4.10.1 焊點(diǎn)脫焊 131

4.10.2 釬料膏再流不完全 131

4.10.3 潤(rùn)濕不良 132

4.10.4 墓碑 132

4.10.5 釬料珠 133

4.10.6 釬料球 134

4.10.7 橋連 134

4.10.8 元器件開(kāi)裂 135

4.10.9 其他 135

思考題 136

第5章 波峰焊接技術(shù) 137

5.1 概述 138

5.1.1 波峰焊接的定義 138

5.1.2 波峰焊接的工藝特點(diǎn) 138

5.2 波峰焊接中的熱、力學(xué)現(xiàn)象 138

5.2.1 波峰焊接入口點(diǎn)的熱、力學(xué)現(xiàn)象 138

5.2.2 熱交換和釬料供給區(qū)的熱、力學(xué)現(xiàn)象 139

5.2.3 波峰退出點(diǎn)的熱、力學(xué)現(xiàn)象 139

5.2.4 波峰焊接過(guò)程中的溫度特性 140

5.3 波峰焊接工藝窗口 141

5.3.1 助焊劑涂覆 141

5.3.2 預(yù)熱溫度 142

5.3.3 釬料槽溫度 144

5.3.4 傳輸速度 146

5.3.5 傳輸角度 147

5.3.6 波峰高度 148

5.3.7 壓波高度 148

5.3.8 冷卻速度 149

5.4 波峰焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)及其性能評(píng)估指標(biāo) 149

5.4.1 波峰焊接設(shè)備系統(tǒng)組成 149

5.4.2 波峰焊接設(shè)備性能評(píng)估指標(biāo) 149

5.5 波峰焊接工藝過(guò)程控制 156

5.5.1 工藝過(guò)程控制的意義 156

5.5.2 基材可焊性的監(jiān)控 157

5.5.3 波峰焊接設(shè)備工序能力系數(shù)（Cpk）的實(shí)時(shí)監(jiān)控 157

5.5.4 助焊劑涂覆的監(jiān)控 158

5.5.5 波峰焊接溫度曲線的監(jiān)控 159

5.5.6 波峰焊接中釬料槽雜質(zhì)污染的危害 159

5.5.7 防污染的對(duì)策 160

5.6 波峰焊接常見(jiàn)焊點(diǎn)缺陷及防治措施 163

5.6.1 虛焊 163

5.6.2 冷焊 164

5.6.3 拉尖 164

5.6.4 橋連 165

5.6.5 金屬化孔填充不良 167

5.6.6 針孔和吹孔 168

5.6.7 釬料珠和釬料球 169

5.6.8 芯吸現(xiàn)象 170

5.6.9 縮孔 171

思考題 171

第6章 局部焊接技術(shù) 173

6.1 掩膜波峰焊接技術(shù) 174

6.1.1 掩膜波峰焊接技術(shù)特點(diǎn) 174

6.1.2 掩膜板材料分類(lèi)及特性 174

6.1.3 掩膜板設(shè)計(jì)技術(shù)要求 176

6.2 選擇性波峰焊接技術(shù) 176

6.2.1 選擇性波峰焊接技術(shù)特點(diǎn) 176

6.2.2 選擇性波峰焊接技術(shù)工藝流程 177

6.2.3 選擇性波峰焊接設(shè)備技術(shù)要求 178

6.3 其他局部焊接技術(shù)簡(jiǎn)介 179

6.3.1 激光焊接技術(shù)簡(jiǎn)介 179

6.3.2 熱壓焊接技術(shù)簡(jiǎn)介 179

6.3.3 電磁感應(yīng)焊接技術(shù)簡(jiǎn)介 180

思考題 180

第7章 手工焊接技術(shù) 181

7.1 手工焊接工藝特點(diǎn) 182

7.2 手工焊接物理化學(xué)過(guò)程 183

7.3 手工焊接工具 185

7.3.1 電烙鐵概述 185

7.3.2 智能電烙鐵的工作原理 188

7.3.3 無(wú)鉛化對(duì)電烙鐵性能的影響 189

7.3.4 電烙鐵的維護(hù)保養(yǎng) 190

7.4 手工焊接工藝操作規(guī)范 190

7.4.1 手工焊接工藝過(guò)程 190

7.4.2 手工焊接工藝操作要領(lǐng) 191

7.5 手工焊接工藝質(zhì)量控制 194

7.5.1 手工焊接工藝參數(shù)要求 194

7.5.2 電烙鐵的選擇與使用 194

思考題 198

第8章 PCBA可制造性設(shè)計(jì)（DFM） 199

8.1 電子產(chǎn)品分類(lèi)及其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 200

8.1.1 電子產(chǎn)品分類(lèi) 200

8.1.2 電子產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 200

8.2 可制造性設(shè)計(jì)（DFM）對(duì)電子產(chǎn)品質(zhì)量的意義 201

8.3 可制造性設(shè)計(jì)（DFM）概述及主要內(nèi)容 201

8.3.1 可制造性設(shè)計(jì)概述 201

8.3.2 可制造性設(shè)計(jì)內(nèi)容 202

8.4 PCBA組裝方式設(shè)計(jì) 202

8.4.1 電子產(chǎn)品的可生產(chǎn)性等級(jí) 202

8.4.2 電子產(chǎn)品的組裝方式分類(lèi) 203

8.4.3 電子產(chǎn)品的組裝方式選用原則 204

8.5 PCB可制作性設(shè)計(jì) 204

8.5.1 布線設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 204

8.5.2 布線設(shè)計(jì)的基本原則 205

8.5.3 電源線與地線設(shè)計(jì)要求 205

8.5.4 導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求 205

8.5.5 阻焊膜設(shè)計(jì)要求 207

8.6 PCBA可組裝性設(shè)計(jì) 209

8.6.1 基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記 209

8.6.2 工藝邊及傳送方向 211

8.6.3 元器件選型 211

8.6.4 元器件布局 213

8.6.5 元器件間隔 216

8.6.6 元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)工藝性要求 217

8.6.7 SMT工藝中的元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)示例 218

8.6.8 THT工藝中的元器件焊盤(pán)設(shè)計(jì)示例 220

8.6.9 其他 224

思考題 224

第9章 焊點(diǎn)接頭設(shè)計(jì)及其可靠性 225

9.1 電子裝聯(lián)可靠性 226

9.1.1 機(jī)械可靠性 226

9.1.2 電化學(xué)可靠性 227

9.2 焊點(diǎn)的界面質(zhì)量模型及焊點(diǎn)接頭模型 228

9.2.1 軟釬焊接焊點(diǎn)質(zhì)量對(duì)電子產(chǎn)品可靠性的影響 228

9.2.2 理想焊點(diǎn)的界面質(zhì)量模型 228

9.2.3 焊點(diǎn)的接頭模型 229

9.3 焊接接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響 230

9.3.1 焊接接頭的幾何形狀設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析 230

9.3.2 焊接接頭的幾何形狀設(shè)計(jì)與電氣特性 233

9.4 焊接接頭機(jī)械強(qiáng)度的影響因素 236

9.4.1 釬料量對(duì)接頭剪切強(qiáng)度的影響 236

9.4.2 與熔化釬料接觸時(shí)間對(duì)接頭剪切強(qiáng)度的影響 237

9.4.3 焊接溫度對(duì)接頭剪切強(qiáng)度的影響 237

9.4.4 接頭厚度/間隙對(duì)焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度的影響 238

9.4.5 接頭強(qiáng)度隨釬料合金成分和基體金屬的變化 239

9.4.6 接頭的蠕變強(qiáng)度 240

9.5 焊接接頭三要素與焊點(diǎn)可靠性 241

9.5.1 焊點(diǎn)可靠性的影響因素 241

9.5.2 可焊性對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響 243

9.5.3 可焊性的存儲(chǔ)期試驗(yàn)及其方法 244

9.6 焊點(diǎn)可靠性評(píng)估方法 247

思考題 248

參考文獻(xiàn) 249

跋 251

本書(shū)基于對(duì)現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊技術(shù)原理分析，闡明了焊接過(guò)程中潤(rùn)濕鋪展與溶解擴(kuò)散兩個(gè)主要過(guò)程對(duì)焊點(diǎn)形成的重要性，對(duì)典型群焊技術(shù)（再流焊、波峰焊）、局部焊接技術(shù)（掩膜焊、選擇焊、激光焊、熱壓焊等）及手工焊接技術(shù)工藝特點(diǎn)、工作原理、制程設(shè)計(jì)與步驟、質(zhì)量控制、常見(jiàn)焊接缺陷等進(jìn)行了介紹；針對(duì)PCBA可制造性設(shè)計(jì)（DFM），從PCB加工制作、元器件選型與布局、焊盤(pán)設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)、PCBA安裝設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了介紹，基于焊點(diǎn)可靠性分析，對(duì)焊點(diǎn)界面組織特征及接頭形態(tài)設(shè)計(jì)提出要求，驗(yàn)證了其與工藝參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性及對(duì)可靠性的影響，為高質(zhì)量、高可靠電子組裝提供了依據(jù)和思路。

目 錄

第1章 電子裝聯(lián)焊接技術(shù)基礎(chǔ)理論 1

1.1 電子裝聯(lián)焊接概論 2

1.1.1 電子裝聯(lián)焊接的定義和分類(lèi) 2

1.1.2 在電子裝聯(lián)中為什么要采用軟釬焊工藝及其特點(diǎn) 2

1.1.3 軟釬焊技術(shù)在電子裝聯(lián)工藝中的重要地位 3

1.2 焊接科學(xué)及基礎(chǔ)理論 4

1.2.1 焊接技術(shù)概述 4

1.2.2 金屬焊接接合機(jī)理 4

1.2.3 潤(rùn)濕理論——楊氏公式 9

1.2.4 接觸角（"para" label-module="para">

1.2.5 彎曲液面下的附加壓強(qiáng)——拉普拉斯方程 12

1.2.6 擴(kuò)散、菲克（Fick）定律及擴(kuò)散激活能 14

1.2.7 毛細(xì)現(xiàn)象 18

1.2.8 母材的熔蝕 20

1.3 焊接接頭及其形成過(guò)程 21

1.3.1 潤(rùn)濕和連接界面 21

1.3.2 可焊性 22

1.3.3 固著面積 22

1.3.4 釬料接頭產(chǎn)生連接強(qiáng)度的機(jī)理 22

1.3.5 形成焊接連接的必要條件 24

1.3.6 焊接接頭形成的物理過(guò)程 26

1.4 焊接接頭界面的金屬狀態(tài) 28

1.4.1 界面層的金屬組織 28

1.4.2 合金層（金屬間化合物）的形成 29

1.4.3 界面層的結(jié)晶和凝固 35

1.4.4 焊點(diǎn)的接頭厚度和釬接溫度對(duì)焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度的影響 35

思考題 36

第2章 焊接接頭的界面特性 39

2.1 焊料的潤(rùn)濕和界面的形成 40

2.1.1 焊料的潤(rùn)濕 40

2.1.2 界面的形成 41

2.1.3 焊接界面反應(yīng)機(jī)理 42

2.2 界面反應(yīng)和組織 44

2.2.1 Sn和Cu的界面反應(yīng) 44

2.2.2 Sn基焊料和母材Cu的界面反應(yīng) 45

2.2.3 Sn基焊料合金和Ni的界面反應(yīng) 49

2.2.4 Sn基焊料和Ni/Au鍍層的冶金反應(yīng) 51

2.2.5 Sn基焊料和Pd及Ni/Pd/Au涂覆層的冶金反應(yīng) 53

2.2.6 Sn基焊料和Fe基合金的界面反應(yīng) 54

2.2.7 Sn基焊料和被OSP保護(hù)金屬的界面反應(yīng) 55

思考題 57

第3章 電子裝聯(lián)焊接用焊料 59

3.1 焊料冶金學(xué)知識(shí) 60

3.1.1 冶金學(xué)導(dǎo)言 60

3.1.2 相圖 62

3.2 有Pb焊接用的SnPb基焊料 64

3.2.1 焊料常用的幾種基本金屬元素特性 64

3.2.2 SnPb合金 66

3.2.3 工程用SnPb焊料應(yīng)用分析 67

3.2.4 SnPb焊料的蠕變性能 70

3.2.5 SnPb焊料合金中的雜質(zhì)及其影響 70

3.2.6 Sn基有Pb焊料的工程應(yīng)用 73

3.3 無(wú)Pb焊料合金 75

3.3.1 無(wú)Pb焊料合金的發(fā)展概況 75

3.3.2 實(shí)用的無(wú)Pb焊料合金 77

3.3.3 實(shí)用替代合金的應(yīng)用特性 78

3.3.4 SnAg系合金 79

3.3.5 SnCu系合金 81

3.4.6 SnBi系合金 82

3.3.7 SnZn系合金 83

3.3.8 SnAgCu 焊料合金 84

3.3.9 SnAgCuBi四元合金 88

3.3.10 SnAgBi、SnAgBiIn合金 89

3.5 IPC SPVC推薦的無(wú)Pb焊料合金及其評(píng)估 89

3.5.1 IPC SPVC推薦的無(wú)Pb焊料合金 89

3.5.2 IPC SPVC對(duì)所推薦焊料的研究評(píng)估 89

3.6 無(wú)Pb焊料合金性能比較 89

3.6.1 SnAgCu與Sn37Pb的工藝性比較 89

3.6.2 常用的無(wú)Pb焊料合金的應(yīng)用性能 90

3.6.3 成分、熔化溫度范圍和成本 90

3.6.4 潤(rùn)濕性 91

2.6.5 其他主要物理性能 91

2.6.6 接合界面 91

思考題 92

第4章 電子裝聯(lián)焊接用助焊劑 93

4.1 焊料的氧化 94

4.1.1 焊料氧化的基本概念 94

4.1.2 影響焊料氧化的基本因素 94

4.2 助焊劑化學(xué) 95

4.2.1 助焊劑在焊接過(guò)程中的意義 95

4.2.2 助焊劑的作用及作用機(jī)理 97

4.2.3 助焊劑應(yīng)具備的技術(shù)特性 99

4.2.4 助焊劑應(yīng)具備的應(yīng)用特性 102

4.2.5 助焊劑的分類(lèi) 102

4.2.6 電子裝聯(lián)焊接用助焊劑的溶劑 107

4.2.7 無(wú)鉛工藝對(duì)助焊劑的挑戰(zhàn) 107

4.2.8 無(wú)鉛助焊劑需要關(guān)注的主要性能與可靠性指標(biāo) 110

4.2.9 助焊劑中活性物質(zhì)的化學(xué)物理特性 110

思考題 113

第5章 電子裝聯(lián)焊接用焊膏 115

5.1 概述 116

5.1.1 定義和用途 116

5.1.2 組成和特性 116

5.2 焊膏中常用的焊料合金成分及特性 116

5.2.1 焊膏中常用的焊料合金成分 116

5.2.2 焊膏中常用的焊料合金的特性 119

5.3 焊膏中的糊狀助焊劑 121

5.3.1 焊膏中糊狀助焊劑的組成及其要求 121

5.3.2 糊狀助焊劑各組成部分的作用及作用機(jī)理 121

5.3.3 黏合劑 125

5.3.4 觸變劑 125

5.3.5 溶劑 126

5.4 焊膏的應(yīng)用特性 126

5.4.1 焊膏的應(yīng)用特性 126

5.4.2 焊膏組成及特性對(duì)應(yīng)用特性的影響 127

5.4.3 無(wú)鉛焊膏應(yīng)用的工藝性問(wèn)題 127

5.5 如何選擇和評(píng)估焊膏 128

5.5.1 選用焊膏時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 128

5.5.2 如何評(píng)估焊膏 129

5.6 焊膏產(chǎn)品的新發(fā)展 130

5.6.1 新概念焊膏1——失活焊膏介紹 130

5.6.2 新概念焊膏2——不用冷藏和解凍，拿來(lái)就用的焊膏 134

5.6.3 摻入微量Co的無(wú)鉛低銀焊膏 134

思考題 142

第6章 電子裝聯(lián)焊接接頭設(shè)計(jì) 145

6.1 焊點(diǎn)的接頭 146

6.1.1 焊接接頭設(shè)計(jì)的意義 146

6.1.2 焊點(diǎn)的接頭模型 146

6.1.3 焊接的基本接頭結(jié)構(gòu) 147

6.2 焊接接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)接頭機(jī)電性能的影響 148

6.2.1 接頭的幾何形狀設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析 148

6.2.2 焊接接頭的電氣特性 151

6.3 影響焊接接頭機(jī)械強(qiáng)度的因素 154

6.3.1 施用的焊料量對(duì)焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度的影響 154

6.3.2 與熔化焊料接觸的時(shí)間對(duì)焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度的影響 155

6.3.3 焊接溫度對(duì)接頭剪切強(qiáng)度的影響 155

6.3.4 接頭厚度對(duì)強(qiáng)度的影響 156

6.3.5 接頭強(qiáng)度隨焊料合金成分和基體金屬的變化 157

6.3.6 焊料接頭的抗蠕變強(qiáng)度 158

6.4 SMT再流焊接接合部的工藝設(shè)計(jì) 160

6.4.1 THT和SMT焊點(diǎn)接合部的差異 160

6.4.2 再流焊接接合部的工藝設(shè)計(jì) 162

6.4.3 片式元器件焊接接合部的工藝設(shè)計(jì) 164

6.4.4 QFP焊接接合部的工藝設(shè)計(jì) 171

6.4.5 BGA、CSP再流焊接接合部的工藝設(shè)計(jì) 175

思考題 179

第7章 焊接接頭母材的預(yù)處理及可焊性檢測(cè)和評(píng)估 181

7.1 焊接接頭母材的概述 182

7.1.1 母材及其要求 182

7.1.2 母材常用的材料及其特性 182

7.2 母材金屬焊接的前處理 184

7.2.1 母材金屬焊接前處理的意義及處理方法 184

7.2.2 母材的可焊性涂覆 185

7.2.3 鍍層的可焊性評(píng)估 187

7.3 元器件引腳常用可焊性鍍層的特性描述 188

7.3.1 Au鍍層 188

7.3.2 Ag鍍層 190

7.3.3 Ni鍍層 190

7.3.4 Sn鍍層 191

7.3.5 Cu鍍層 192

7.3.6 Pd鍍層 193

7.3.7 Sn基合金鍍層 193

7.4 PCB焊盤(pán)常用涂層及其特性 194

7.4.1 PCB焊盤(pán)涂層材料選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素 194

7.4.2 HASL- Sn、SnPb 195

7.4.3 ENIG Ni（P）/Au涂覆層 195

7.4.4 Im-Sn涂覆層 197

7.4.5 Im-Ag涂層 197

7.4.6 OSP涂覆 198

7.4.7 PCB表面涂覆體系的比較 199

7.5 母材金屬鍍層的腐蝕（氧化） 199

7.5.1 金屬腐蝕的定義 199

7.5.2 金屬腐蝕的分類(lèi) 200

7.6 母材金屬鍍層的可焊性試驗(yàn) 205

7.6.1 可焊性概念 205

7.6.2 母材鍍層在貯存期可焊性的蛻變及其試驗(yàn)方法 206

7.6.3 可焊性試驗(yàn)方法 208

思考題 212

第8章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)PCBA焊接的DMF要求 215

8.1 PCBA焊接DFM 要求對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的意義 216

8.1.1 概述 216

8.1.2 DFM是貫徹執(zhí)行相關(guān)產(chǎn)品焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提 216

8.1.3 良好的DFM對(duì)PCBA生產(chǎn)的重要意義 216

8.2 電子產(chǎn)品的分類(lèi)及安裝焊接的質(zhì)量等級(jí)和要求 217

8.2.1 電子產(chǎn)品安裝焊接的質(zhì)量等級(jí) 217

8.2.2 電子產(chǎn)品的最終使用類(lèi)型 218

8.2.3 電子產(chǎn)品的安裝類(lèi)型 218

8.2.4 電子產(chǎn)品的可生產(chǎn)性級(jí)別 219

8.3 PCBA波峰焊接安裝設(shè)計(jì)的DFM要求 219

8.3.1 現(xiàn)代電子裝聯(lián)波峰焊接技術(shù)特征 219

8.3.2 PCB布線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的DFM規(guī)則及考慮的因素 220

8.3.3 元器件在PCB上的安裝布局要求 220

8.3.4 安裝結(jié)構(gòu)形態(tài)的選擇 221

8.3.5 電源線、地線及導(dǎo)通孔的考慮 223

8.3.6 采用拼板結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 223

8.3.7 測(cè)試焊盤(pán)的設(shè)置 224

8.3.8 元器件間距 224

8.3.9 阻焊膜的設(shè)計(jì) 224

8.3.10 排版與布局 225

8.3.11 元器件的安放 225

8.3.12 THT方式的圖形布局 226

8.3.13 導(dǎo)線的線形設(shè)計(jì) 229

8.4 PCBA-SMT方式波峰焊接安裝設(shè)計(jì)的DFM要求 232

8.4.1 PCBA-SMT方式的圖形設(shè)計(jì) 232

8.4.2 IC插座焊盤(pán)的排列走向 234

8.4.3 直線密集型焊盤(pán) 235

8.4.4 引線伸出焊盤(pán)的高度 235

8.4.5 工藝區(qū)的設(shè)置 235

8.4.6 熱工方面的考慮 236

8.4.7 SMT方式安裝結(jié)構(gòu)的波峰焊接要求 236

8.4.8 減少熱損壞的安裝和焊法 239

8.4.9 減少波峰焊接橋連率的安裝法 239

8.5 PCBA再流焊接安裝設(shè)計(jì)的DFM要求 240

8.5.1 選用SMT的原則 240

8.5.2 元器件間隔 240

8.5.3 適于清潔的元器件離板高度 241

8.5.4 基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記 241

8.5.5 布線設(shè)計(jì)的DMF要求 243

8.5.6 再流焊接對(duì)PCB焊盤(pán)的設(shè)計(jì)要求 245

8.5.7 元器件安裝 247

思考題 248

第9章 電子裝聯(lián)焊接技術(shù)應(yīng)用概論 249

9.1 電子裝聯(lián)焊接技術(shù)概論 250

9.1.1 概述 250

9.1.2 電子裝聯(lián)高效焊接技術(shù) 250

9.1.3 焊接方法的分類(lèi) 250

9.2 電子裝聯(lián)焊接技術(shù)的發(fā)展 252

9.2.1 傳熱式焊接方式 252

9.2.2 輻射熱焊接方式 257

9.3 自動(dòng)化焊接系統(tǒng) 259

9.3.1 概述 259

9.3.2 波峰焊接技術(shù)的發(fā)展 260

9.3.3 再流焊接技術(shù)的發(fā)展 269

思考題 273

第10章 波峰焊接工藝窗口設(shè)計(jì)及其控制 275

10.1 影響波峰焊接效果的四要素 276

10.1.1 母材金屬的可焊性 276

10.1.2 波峰焊接設(shè)備 277

10.1.3 PCB圖形設(shè)計(jì)的波峰焊接工藝性 279

10.1.4 波峰焊接工藝的優(yōu)化 279

10.1.5 無(wú)鉛波峰焊接的工藝性問(wèn)題 281

10.2 SMA波峰焊接的波形選擇 281

10.2.1 SMA波峰焊接工藝的特殊性 281

10.2.2 氣泡遮蔽效應(yīng) 282

10.2.3 陰影效應(yīng) 282

10.2.4 SMC/SMD的焊接特性和安裝設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng) 283

10.3 波峰焊接工藝窗口設(shè)計(jì) 284

10.3.1 正確進(jìn)行波峰焊接工藝窗口設(shè)計(jì)的重要性 284

10.3.2 上機(jī)前的烘干處理 284

10.3.3 涂覆助焊劑 285

10.3.4 預(yù)熱溫度 285

10.3.5 焊料槽溫度 288

10.3.6 夾送速度 290

10.3.7 夾送傾角 291

10.3.8 波峰高度 292

10.3.9 壓波深度 292

10.3.10 冷卻 293

10.4 波峰焊接工藝窗口控制 293

10.4.1 工藝窗口控制的意義 293

10.4.2 波峰焊接工藝窗口必須受控 293

10.4.3 PCB可焊性的監(jiān)控 294

10.4.4 波峰焊接設(shè)備工序能力系數(shù)（Cpk）的實(shí)時(shí)監(jiān)控 294

10.4.5 助焊劑涂覆監(jiān)控 296

10.4.6 波峰焊接溫度曲線的監(jiān)控 296

10.4.7 波峰焊接中焊料槽雜質(zhì)污染的危害 297

10.4.8 防污染的對(duì)策 298

思考題 300

第11章 再流焊接工藝窗口設(shè)計(jì)及其控制 303

11.1 再流焊接工藝要素分析 304

11.1.1 焊前應(yīng)確認(rèn)的調(diào)節(jié)條件及檢查項(xiàng)目 304

11.1.2 SMT組裝工藝影響因素 304

11.2 再流焊接溫度-時(shí)間曲線 305

11.2.1 再流焊接工藝過(guò)程中的溫度特性 305

11.2.2 再流焊接過(guò)程中影響溫度-時(shí)間曲線的因素 307

11.2.3 正確設(shè)置再流溫度-時(shí)間曲線的意義 309

11.2.4 怎樣設(shè)定再流溫度-時(shí)間曲線 310

11.2.5 目前流行的再流溫度-時(shí)間曲線的類(lèi)型 315

11.3 再流焊接工藝窗口設(shè)計(jì) 317

11.3.1 再流焊接工藝參數(shù) 317

11.3.2 再流焊接工藝窗口控制 320

11.4 有鉛和無(wú)鉛混合安裝PCBA再流焊接工藝窗口設(shè)計(jì) 322

11.4.1 無(wú)鉛PCBA的再流焊接問(wèn)題 322

11.4.2 有鉛和無(wú)鉛混合安裝的過(guò)渡時(shí)期 323

11.5 再流焊接中的其他相關(guān)問(wèn)題 326

11.5.1 氣相再流焊接 326

11.5.2 在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中的再流焊接 326

11.5.3 清洗與免清洗 327

11.5.4 雙面PCB再流 328

思考題 328

第12章 電子裝聯(lián)的選擇焊法及模組焊法 329

12.1 電子裝聯(lián)的選擇焊法 330

12.1.1 問(wèn)題的提出 330

12.1.2 選擇性焊接工藝應(yīng)運(yùn)而生 331

12.2 選擇性焊接技術(shù) 331

12.2.1 選擇性焊接技術(shù)的適用性 331

12.2.2 選擇性焊接設(shè)備及其應(yīng)用 332

12.2.3 選用購(gòu)選擇性焊接工藝時(shí)需考慮的問(wèn)題 334

12.2.4 點(diǎn)波峰選擇性焊接的工序組成 334

12.3 模組焊接系統(tǒng) 339

12.3.1 模組焊接系統(tǒng)的發(fā)展 339

12.3.2 ERSA VERSAFLOW 純模組焊接設(shè)備 339

12.3.3 ERSA VERSAFLOW的點(diǎn)選擇 模組焊接復(fù)合焊接系統(tǒng) 340

12.3.4 日本模式 341

思考題 342

第13章 電子裝聯(lián)焊接缺陷概論 343

13.1 波峰焊接常見(jiàn)缺陷及其抑制 344

13.1.1 波峰焊接中常見(jiàn)的缺陷現(xiàn)象 344

13.1.2 虛焊 344

13.1.3 冷焊 346

13.1.4 不潤(rùn)濕及反潤(rùn)濕 348

13.1.5 其他的缺陷 349

13.2 無(wú)鉛波峰焊接中的特有缺陷現(xiàn)象 364

13.2.1 概述 364

13.2.2 無(wú)鉛焊點(diǎn)的外觀 364

13.2.3 焊緣起翹現(xiàn)象 365

13.2.4 焊緣起翹實(shí)例 370

13.2.5 從起翹發(fā)生的機(jī)理看抑制的對(duì)策 374

13.3 再流焊接常見(jiàn)缺陷及其抑制 377

13.3.1 脫焊 377

13.3.2 焊膏再流不完全 378

13.3.3 不潤(rùn)濕和反潤(rùn)濕 378

13.3.4 焊料小球 379

13.3.5 墓碑現(xiàn)象 382

13.3.6 芯吸現(xiàn)象 385

13.3.7 橋連現(xiàn)象 385

13.3.8 封裝體起泡和開(kāi)裂 386

13.3.9 焊料殘?jiān)?386

13.3.10 球狀面陣列器件（BGA、CSP）焊料再流不完全 387

13.3.11 器件焊點(diǎn)破裂 387

13.4 再流焊接中的空洞和球窩 387

13.4.1 空洞 387

13.4.2 球窩（HIP） 389

思考題 393

參考文獻(xiàn) 395

跋 3972100433B

隨著電子產(chǎn)品向多功能、高密度、微型化方向發(fā)展，電子裝聯(lián)工藝發(fā)生了很大的變化，涉及焊料、PCB、元器件等組裝材料面臨更多的挑戰(zhàn)，對(duì)裝聯(lián)工藝技術(shù)和可靠性提出了更高的要求，因此，迫切需要一本能系統(tǒng)闡述現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝并為后續(xù)產(chǎn)品實(shí)際組裝提供指導(dǎo)的圖書(shū)。 本書(shū)從PCB、元器件和焊接材料入手，系統(tǒng)講解了現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝中常見(jiàn)的技術(shù)，包括軟釬焊、壓接、膠接、螺裝、分板等工藝技術(shù)，對(duì)電子裝聯(lián)過(guò)程失效和可靠性進(jìn)行了分析，并站在工藝管理的角度闡述了現(xiàn)代電子裝聯(lián)的工藝管理要求。