SMT工艺不良与组装可靠性

图书标准信息

• 作者 贾忠中 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2019-06
• 版次 1
• ISBN 9787121368097
• 定价 168.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 352页

【内容简介】

本书是写给那些在生产一线忙碌的工程师的。全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*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。 本书适合于从事电子产品制造的工艺与质量工程师学习与参考。

【作者简介】

贾忠中，高级工程师，先后供职于中国电子集团工艺研究所、中兴通讯股份有限公司，从事电子制造工艺研究与管理工作近30年。在中兴通讯股份有限公司工作也超过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、首席工艺专家。担任广东电子学会SMT专委会副主任委员、中国电子学会委员。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，擅长组装不良分析、焊点失效分析。出版了《SMT工艺质量控制》《SMT核心工艺解析与案例分析》《SMT可制造性设计》等专著。

【目录】

目  录  
第一部分  工艺基础 1
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 7
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
案例1　QFN的桥连 11
案例2　BGA的球窝与开焊 11
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 24
2．6．1  表面张力概述 24
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 26
案例3  片式元件再流焊接时焊点的形成过程 26
案例4  BGA再流焊接时焊点的形成过程 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 28
2．7．2  波峰焊接工艺中助焊剂的作用行为 29
案例5  OSP板采用水基助焊剂波峰焊时漏焊 29
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 30
2．8．3  可焊性测试方法 32
2．8．4  润湿称量法 33
2．8．5  浸渍法 35
2．8．6  铺展法 35
2．8．7  老化 36
第3章  焊料合金、微观组织与性能 37
3．1  常用焊料合金 37
3．1．1  Sn-Ag合金 37
3．1．2  Sn-Cu合金 38
3．1．3  Sn-Bi合金 39
3．1．4  Sn-Sb合金 39
3．1．5  提高焊点可靠性的途径 40
3．1．6  无铅合金中常用添加合金元素的作用 40
3．2  焊点的微观结构与影响因素 42
3．2．1  组成元素 42
3．2．2  工艺条件 44
3．3  焊点的微观结构与机械性能 44
3．3．1  焊点（焊料合金）的金相组织 45
3．3．2  焊接界面金属间化合物 46
3．3．3  不良的微观组织 50
3．4  无铅焊料合金的表面形貌 61
第二部分  工艺原理与不良 63
第4章  助焊剂 65
4．1  助焊剂的发展历程 65
4．2  液态助焊剂的分类标准与代码 66
4．3  液态助焊剂的组成、功能与常用类别 68
4．3．1  组成 68
4．3．2  功能 69
4．3．3  常用类别 70
4．4  液态助焊剂的技术指标与检测 71
4．5  助焊剂的选型评估 75
4．5．1  桥连缺陷率 75
4．5．2  通孔透锡率 76
4．5．3  焊盘上锡饱满度 76
4．5．4  焊后PCB表面洁净度 77
4．5．5  ICT测试直通率 78
4．5．6  助焊剂的多元化 78
4．6  白色残留物 79
4．6．1  焊剂中的松香 80
4．6．2  松香变形物 81
4．6．3  有机金属盐 81
4．6．4  无机金属盐 81
第5章  焊膏 83
5．1  焊膏及组成 83
5．2  助焊剂的组成与功能 84
5．2．1  树脂 84
5．2．2  活化剂 85
5．2．3  溶剂 87
5．2．4  流变添加剂 88
5．2．5  焊膏配方设计的工艺性考虑 89
5．3  焊粉 89
5．4  助焊反应 90
5．4．1  酸基反应 90
5．4．2  氧化-还原反应 91
5．5  焊膏流变性要求 91
5．5．1  黏度及测量 91
5．5．2  流体的流变特性 92
5．5．3  影响焊膏流变性的因素 94
5．6  焊膏的性能评估与选型 96
5．7  焊膏的储存与应用 100
5．7．1  储存、解冻与搅拌 100
5．7．2  使用时间与再使用注意事项 101
5．7．3  常见不良 101
第6章　PCB表面镀层及工艺特性 106
6．1  ENIG镀层 106
6．1．1　工艺特性 106
6．1．2　应用问题 107
6．2  Im-Sn镀层 108
6．2．1　工艺特性 109
6．2．2　应用问题 109
案例6　镀Sn层薄导致虚焊 109
6．3  Im-Ag镀层 112
6．3．1　工艺特性 112
6．3．2  应用问题 113
6．4　OSP膜 114
6．4．1　OSP膜及其发展历程 114
6．4．2　OSP工艺 115
6．4．3　铜面氧化来源与影响 115
6．4．4　氧化层的形成程度与通孔爬锡能力 117
6．4．5　OSP膜的优势与劣势 119
6．4．6　应用问题 119
6．5　无铅喷锡 119
6．5．1　工艺特性 120
6．5．2　应用问题 122
6．6　无铅表面耐焊接性对比 122
第7章　元器件引脚/焊端镀层及工艺性 124
7．1　表面组装元器件封装类别 124
7．2　电极镀层结构 125
7．3　Chip类封装 126
7．4　SOP/QFP类封装 127
7．5　BGA类封装 127
7．6　QFN类封装 127
7．7　插件类封装 128
第8章  焊膏印刷与常见不良 129
8．1  焊膏印刷 129
8．2  印刷原理 129
8．3  影响焊膏印刷的因素 130
8．3．1  焊膏性能 130
8．3．2  模板因素 133
8．3．3  印刷参数 134
8．3．4  擦网/底部擦洗 137
8．3．5  PCB支撑 140
8．3．6  实际生产中影响焊膏填充与转移的其他因素 141
8．4  常见印刷不良现象及原因 143
8．4．1  印刷不良现象 143
8．4．2  印刷厚度不良 143
8．4．3  污斑/边缘挤出 145
8．4．4  少锡与漏印 146
8．4．5  拉尖/狗耳朵 148
8．4．6  塌陷 148
8．5  SPI应用探讨 151
8．5．1  焊膏印刷不良对焊接质量的影响 151
8．5．2  焊膏印刷图形可接受条件 152
8．5．3  0．4mm间距CSP 153
8．5．4  0．4mm间距QFP 154
8．5．5  0．4～0．5mm间距QFN 155
8．5．6  0201 155
第9章  钢网设计与常见不良 157
9．1  钢网 157
9．2  钢网制造要求 160
9．3  模板开口设计基本要求 161
9．3．1  面积比 161
9．3．2  阶梯模板 162
9．4  模板开口设计 163
9．4．1  通用原则 163
9．4．2  片式元件 165
9．4．3  QFP 165
9．4．4  BGA 166
9．4．5  QFN 166
9．5  常见的不良开口设计 168
9．5．1  模板设计的主要问题 168
案例7  模板避孔距离不够导致散热焊盘少锡 169
案例8  焊盘宽、引脚窄导致SIM卡移位 170
案例9  熔融焊锡漂浮导致变压器移位 170
案例10  防锡珠开孔导致圆柱形二极管炉后飞料问题 171
9．5．2  模板开窗在改善焊接良率方面的应用 171
案例11  兼顾开焊与桥连的葫芦形开窗设计 171
案例12  电解电容底座鼓包导致移位 173
案例13  超薄BGA变形导致桥连与球窝 174
第10章  再流焊接与常见不良 175
10．1  再流焊接 175
10．2  再流焊接工艺的发展历程 175
10．3  热风再流焊接技术 176
10．4  热风再流焊接加热特性 177
10．5  温度曲线 178
10．5．1  温度曲线的形状 179
10．5．2  温度曲线主要参数与设置要求 180
10．5．3  炉温设置与温度曲线测试 186
10．5．4  再流焊接曲线优化 189
10．6  低温焊料焊接SAC锡球的BGA混装再流焊接工艺 191
10．6．1  有铅焊料焊接无铅BGA的混装工艺 192
10．6．2  低温焊料焊接SAC锡球的混装再流焊接工艺 196
10．7  常见焊接不良 197
10．7．1  冷焊 197
10．7．2  不润湿 199
案例14  连接器引脚润湿不良现象 200
案例15  沉锡板焊盘不上锡现象 201
10．7．3  半润湿 202
10．7．4  渗析 203
10．7．5  立碑 204
10．7．6  偏移 207
案例16  限位导致手机电池连接器偏移 207
案例17  元器件安装底部喷出的热气流导致元器件偏移 208
案例18  元器件焊盘比引脚宽导致元器件偏移 208
案例19  片式元件底部有半塞导通孔导致偏移 209
案例20  不对称焊端容易导致偏移 209
10．7．7  芯吸 210
10．7．8  桥连 212
案例21  0．4mm QFP桥连 212
案例22  0．4mm间距CSP（也称?BGA）桥连 213
案例23  铆接锡块表贴连接器桥连 214
10．7．9  空洞 216
案例24  BGA焊球表面氧化等导致空洞形成 218
案例25  焊盘上的树脂填孔吸潮导致空洞形成 219
案例26  HDI微盲孔导致BGA焊点空洞形成 219
案例27  焊膏不足导致空洞产生 220
案例28  排气通道不畅导致空洞产生 220
案例29  喷印焊膏导致空洞产生 221
案例30  QFP引脚表面污染导致空洞产生 221
10．7．10  开路 222
10．7．11  锡球 223
10．7．12  锡珠 226
10．7．13  飞溅物 229
10．8  不同工艺条件下用63Sn/37Pb焊接SAC305 BGA的切片图 230
第11章  特定封装的焊接与常见不良 232
11．1  封装焊接 232
11．2  SOP/QFP 232
11．2．1  桥连 232
案例31  某板上一个0．4mm间距QFP桥连率达到75% 234
案例32  QFP焊盘加工尺寸偏窄导致桥连率增加 235
11．2．2  虚焊 235
11．3  QFN 236
11．3．1  QFN封装与工艺特点 236
11．3．2  虚焊 238
11．3．3  桥连 240
11．3．4  空洞 241
11．4  BGA 244
11．4．1  BGA封装类别与工艺特点 244
11．4．2  无润湿开焊 245
11．4．3  球窝焊点 246
11．4．4  缩锡断裂 248
11．4．5  二次焊开裂 249
11．4．6  应力断裂 250
11．4．7  坑裂 251
11．4．8  块状IMC断裂 252
11．4．9  热循环疲劳断裂 253
第12章　波峰焊接与常见不良 256
12．1　波峰焊接 256
12．2　波峰焊接设备的组成及功能 256
12．3　波峰焊接设备的选择 257
12．4　波峰焊接工艺参数设置与温度曲线的测量 257
12．4．1　工艺参数 258
12．4．2　工艺参数设置要求 258
12．4．3　波峰焊接温度曲线测量 258
12．5　助焊剂在波峰焊接工艺过程中的行为 259
12．6　波峰焊接焊点的要求 260
12．7　波峰焊接常见不良 262
12．7．1　桥连 262
12．7．2　透锡不足 265
12．7．3　锡珠 266
12．7．4　漏焊 268
12．7．5　尖状物 269
12．7．6　气孔―吹气孔/针孔 269
12．7．7  孔填充不良 270
12．7．8　板面脏 271
12．7．9　元器件浮起 271
案例33　连接器浮起 272
12．7．10　焊点剥离 272
12．7．11　焊盘剥离 273
12．7．12　凝固开裂 274
12．7．13　引线润湿不良 275
12．7．14　焊盘润湿不良 275
第13章　返工与手工焊接常见不良 276
13．1　返工工艺目标 276
13．2　返工程序 276
13．2．1  元器件拆除 276
13．2．2　焊盘整理 277
13．2．3　元器件安装 277
13．2．4　工艺的选择 277
13．3　常用返工设备/工具与工艺特点 278
13．3．1　烙铁 278
13．3．2　热风返修工作站 279
13．3．3　吸锡器 281
13．4　常见返修失效案例 282
案例34　采用加焊剂方式对虚焊的QFN进行重焊导致返工失败 282
案例35　采用加焊剂方式对虚焊的BGA进行重焊导致BGA中心焊点断裂 282
案例36　风枪返修导致周边邻近带散热器的BGA焊点开裂 283
案例37　返修时加热速率太大导致BGA角部焊点桥连 284
案例38　手工焊接大尺寸片式电容导致开裂 284
案例39　手工焊接插件导致相连片式电容失效 285
案例40　手工焊接大热容量插件时长时间加热导致PCB分层 285
案例41　采用铜辫子返修细间距元器件容易发生微桥连现象 286
第三部分　组装可靠性 289
第14章　可靠性概念 291
14．1　可靠性定义 291
14．1．1　可靠度 291
14．1．2　MTBF与MTTF 291
14．1．3　故障率 292
14．2　影响电子产品可靠性的因素 293
14．2．1　常见设计不良 293
14．2．2　制造影响因素 294
14．2．3　使用时的劣化因素 295
14．3　常用的可靠性试验评估方法―温度循环试验 296
第15章　完整焊点要求 298
15．1　组装可靠性 298
15．2　完整焊点 298
15．3　常见不完整焊点 298
第16章　组装应力失效 304
16．1　应力敏感封装 304
16．2　片式电容 304
16．2．1　分板作业 304
16．2．2　烙铁焊接 306
16．3　BGA 307
第17章　使用中温度循环疲劳失效 308
17．1　高温环境下的劣化 308
17．1．1　高温下金属的扩散 308
17．1．2　界面劣化 309
17．2　蠕变 309
17．3　机械疲劳与温度循环 310
案例42　拉应力叠加时的热疲劳断裂 310
案例43　某模块灌封工艺失控导致焊点受到拉应力作用 310
案例44　灌封胶与PCB的CTE不匹配导致焊点早期疲劳失效（开裂） 312
第18章　环境因素引起的失效 313
18．1  环境引起的失效 313
18．1．1　电化学腐蚀 313
18．1．2　化学腐蚀 315
18．2　CAF 316
18．3　银迁移 317
18．4　硫化腐蚀 318
18．5　爬行腐蚀 318
第19章　锡须 321
19．1　锡须概述 321
19．2　锡须产生的原因 322
19．3　锡须产生的五种基本场景 323
19．4　室温下锡须的生长 324
19．5　温度循环（热冲击）作用下锡须的生长 325
19．6　氧化腐蚀引起的锡须生长 326
案例45　某产品单板上的轻触开关因锡须短路 327
19．7　外界压力作用下的锡须生长 327
19．8　控制锡须生长的建议 328
后记 330
参考文献 331