现代电子装联焊接技术基础及其应用

图书标准信息

• 作者 樊融融 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2015-12
• 版次 1
• ISBN 9787121277542
• 定价 79.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 416页
• 字数 666千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 现代电子制造系列丛书

【内容简介】

　　现代电子制造的核心是工艺技术，而影响现代电子产品质量的关键环节，是电子产品互连工艺中的焊接技术。本书本着理论与实践相结合的原则，使工程师们在产品生产中面临问题时，不仅知道该怎样去处理，还懂得为什么要这样处理。这些都是从事电子制造技术研究的工艺工程师、质量工程师、生产管理工程师们所应了解和掌握的。

【作者简介】

　　樊融融，研究员，中兴通讯股份有限公司工艺技术专家，终生科学家，中兴通讯电子制造职业学院院长，中国印制电路行业协会（CPCA）专家组专家。先后有10项发明获国家专利，荣获*家级，部、省级科技进步奨共六次，部，省级优秀发明专利奖三次，享受“国务院政府特殊津贴”。

【目录】

第1章 电子装联焊接技术基础理论1
1．1 电子装联焊接概论2
1．1．1 电子装联焊接的定义和分类2
1．1．2 在电子装联中为什么要采用软钎焊工艺及其特点2
1．1．3 软钎焊技术在电子装联工艺中的重要地位3
1．2 焊接科学及基础理论4
1．2．1 焊接技术概述4
1．2．2 金属焊接接合机理4
1．2．3 润湿理论――杨氏公式9
1．2．4 接触角 11
1．2．5 弯曲液面下的附加压强――拉普拉斯方程12
1．2．6 扩散、菲克（Fick）定律及扩散激活能14
1．2．7 毛细现象18
1．2．8 母材的熔蚀20
1．3 焊接接头及其形成过程21
1．3．1 润湿和连接界面21
1．3．2 可焊性22
1．3．3 固着面积22
1．3．4 钎料接头产生连接强度的机理22
1．3．5 形成焊接连接的必要条件24
1．3．6 焊接接头形成的物理过程26
1．4 焊接接头界面的金属状态28
1．4．1 界面层的金属组织28
1．4．2 合金层（金属间化合物）的形成29
1．4．3 界面层的结晶和凝固35
1．4．4 焊点的接头厚度和钎接温度对焊点的机械强度的影响35
思考题36
第2章 焊接接头的界面特性39
2．1 焊料的润湿和界面的形成40
2．1．1 焊料的润湿40
2．1．2 界面的形成41
2．1．3 焊接界面反应机理42
2．2 界面反应和组织44
2．2．1 Sn和Cu的界面反应44
2．2．2 Sn基焊料和母材Cu的界面反应45
2．2．3 Sn基焊料合金和Ni的界面反应49
2．2．4 Sn基焊料和Ni/Au镀层的冶金反应51
2．2．5 Sn基焊料和Pd及Ni/Pd/Au涂覆层的冶金反应53
2．2．6 Sn基焊料和Fe基合金的界面反应54
2．2．7 Sn基焊料和被OSP保护金属的界面反应55
思考题57
第3章 电子装联焊接用焊料59
3．1 焊料冶金学知识60
3．1．1 冶金学导言60
3．1．2 相图62
3．2 有Pb焊接用的SnPb基焊料64
3．2．1 焊料常用的几种基本金属元素特性64
3．2．2 SnPb合金66
3．2．3 工程用SnPb焊料应用分析67
3．2．4 SnPb焊料的蠕变性能70
3．2．5 SnPb焊料合金中的杂质及其影响70
3．2．6 Sn基有Pb焊料的工程应用73
3．3 无Pb焊料合金75
3．3．1 无Pb焊料合金的发展概况75
3．3．2 实用的无Pb焊料合金77
3．3．3 实用替代合金的应用特性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推荐的无Pb焊料合金及其评估89
3．5．1 IPC SPVC推荐的无Pb焊料合金89
3．5．2 IPC SPVC对所推荐焊料的研究评估89
3．6 无Pb焊料合金性能比较89
3．6．1 SnAgCu与Sn37Pb的工艺性比较89
3．6．2 常用的无Pb焊料合金的应用性能90
3．6．3 成分、熔化温度范围和成本90
3．6．4 润湿性91
2．6．5 其他主要物理性能91
2．6．6 接合界面91
思考题92
第4章 电子装联焊接用助焊剂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 影响焊料氧化的基本因素94
4．2 助焊剂化学95
4．2．1 助焊剂在焊接过程中的意义95
4．2．2 助焊剂的作用及作用机理97
4．2．3 助焊剂应具备的技术特性99
4．2．4 助焊剂应具备的应用特性102
4．2．5 助焊剂的分类102
4．2．6 电子装联焊接用助焊剂的溶剂107
4．2．7 无铅工艺对助焊剂的挑战107
4．2．8 无铅助焊剂需要关注的主要性能与可靠性指标110
4．2．9 助焊剂中活性物质的化学物理特性110
思考题113
第5章 电子装联焊接用焊膏115
5．1 概述116
5．1．1 定义和用途116
5．1．2 组成和特性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 焊膏中的糊状助焊剂121
5．3．1 焊膏中糊状助焊剂的组成及其要求121
5．3．2 糊状助焊剂各组成部分的作用及作用机理121
5．3．3 黏合剂125
5．3．4 触变剂125
5．3．5 溶剂126
5．4 焊膏的应用特性126
5．4．1 焊膏的应用特性126
5．4．2 焊膏组成及特性对应用特性的影响127
5．4．3 无铅焊膏应用的工艺性问题127
5．5 如何选择和评估焊膏128
5．5．1 选用焊膏时应注意的问题128
5．5．2 如何评估焊膏129
5．6 焊膏产品的新发展130
5．6．1 新概念焊膏1――失活焊膏介绍130
5．6．2 新概念焊膏2――不用冷藏和解冻，拿来就用的焊膏134
5．6．3 掺入微量Co的无铅低银焊膏134
思考题142
第6章 电子装联焊接接头设计145
6．1 焊点的接头146
6．1．1 焊接接头设计的意义146
6．1．2 焊点的接头模型146
6．1．3 焊接的基本接头结构147
6．2 焊接接头结构设计对接头机电性能的影响148
6．2．1 接头的几何形状设计及强度分析148
6．2．2 焊接接头的电气特性151
6．3 影响焊接接头机械强度的因素154
6．3．1 施用的焊料量对焊点剪切强度的影响154
6．3．2 与熔化焊料接触的时间对焊点剪切强度的影响155
6．3．3 焊接温度对接头剪切强度的影响155
6．3．4 接头厚度对强度的影响156
6．3．5 接头强度随焊料合金成分和基体金属的变化157
6．3．6 焊料接头的抗蠕变强度158
6．4 SMT再流焊接接合部的工艺设计160
6．4．1 THT和SMT焊点接合部的差异160
6．4．2 再流焊接接合部的工艺设计162
6．4．3 片式元器件焊接接合部的工艺设计164
6．4．4 QFP焊接接合部的工艺设计171
6．4．5 BGA、CSP再流焊接接合部的工艺设计175
思考题179
第7章 焊接接头母材的预处理及可焊性检测和评估181
7．1 焊接接头母材的概述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 母材金属焊接的前处理184
7．2．1 母材金属焊接前处理的意义及处理方法184
7．2．2 母材的可焊性涂覆185
7．2．3 镀层的可焊性评估187
7．3 元器件引脚常用可焊性镀层的特性描述188
7．3．1 Au镀层188
7．3．2 Ag镀层190
7．3．3 Ni镀层190
7．3．4 Sn镀层191
7．3．5 Cu镀层192
7．3．6 Pd镀层193
7．3．7 Sn基合金镀层193
7．4 PCB焊盘常用涂层及其特性194
7．4．1 PCB焊盘涂层材料选择时应考虑的因素194
7．4．2 HASL- Sn、SnPb195
7．4．3 ENIG Ni（P）/Au涂覆层195
7．4．4 Im-Sn涂覆层197
7．4．5 Im-Ag涂层197
7．4．6 OSP涂覆198
7．4．7 PCB表面涂覆体系的比较199
7．5 母材金属镀层的腐蚀（氧化）199
7．5．1 金属腐蚀的定义199
7．5．2 金属腐蚀的分类200
7．6 母材金属镀层的可焊性试验205
7．6．1 可焊性概念205
7．6．2 母材镀层在贮存期可焊性的蜕变及其试验方法206
7．6．3 可焊性试验方法208
思考题212
第8章 现代电子装联PCBA焊接的DMF要求215
8．1 PCBA焊接DFM 要求对产品生产质量的意义216
8．1．1 概述216
8．1．2 DFM是贯彻执行相关产品焊接质量标准的前提216
8．1．3 良好的DFM对PCBA生产的重要意义216
8．2 电子产品的分类及安装焊接的质量等级和要求217
8．2．1 电子产品安装焊接的质量等级217
8．2．2 电子产品的最终使用类型218
8．2．3 电子产品的安装类型218
8．2．4 电子产品的可生产性级别219
8．3 PCBA波峰焊接安装设计的DFM要求219
8．3．1 现代电子装联波峰焊接技术特征219
8．3．2 PCB布线设计应遵循的DFM规则及考虑的因素220
8．3．3 元器件在PCB上的安装布局要求220
8．3．4 安装结构形态的选择221
8．3．5 电源线、地线及导通孔的考虑223
8．3．6 采用拼板结构时应注意的问题223
8．3．7 测试焊盘的设置224
8．3．8 元器件间距224
8．3．9 阻焊膜的设计224
8．3．10 排版与布局225
8．3．11 元器件的安放225
8．3．12 THT方式的图形布局226
8．3．13 导线的线形设计229
8．4 PCBA-SMT方式波峰焊接安装设计的DFM要求232
8．4．1 PCBA-SMT方式的图形设计232
8．4．2 IC插座焊盘的排列走向234
8．4．3 直线密集型焊盘235
8．4．4 引线伸出焊盘的高度235
8．4．5 工艺区的设置235
8．4．6 热工方面的考虑236
8．4．7 SMT方式安装结构的波峰焊接要求236
8．4．8 减少热损坏的安装和焊法239
8．4．9 减少波峰焊接桥连率的安装法239
8．5 PCBA再流焊接安装设计的DFM要求240
8．5．1 选用SMT的原则240
8．5．2 元器件间隔240
8．5．3 适于清洁的元器件离板高度241
8．5．4 基准点标记241
8．5．5 布线设计的DMF要求243
8．5．6 再流焊接对PCB焊盘的设计要求245
8．5．7 元器件安装247
思考题248
第9章 电子装联焊接技术应用概论249
9．1 电子装联焊接技术概论250
9．1．1 概述250
9．1．2 电子装联高效焊接技术250
9．1．3 焊接方法的分类250
9．2 电子装联焊接技术的发展252
9．2．1 传热式焊接方式252
9．2．2 辐射热焊接方式257
9．3 自动化焊接系统259
9．3．1 概述259
9．3．2 波峰焊接技术的发展260
9．3．3 再流焊接技术的发展269
思考题273
第10章 波峰焊接工艺窗口设计及其控制275
10．1 影响波峰焊接效果的四要素276
10．1．1 母材金属的可焊性276
10．1．2 波峰焊接设备277
10．1．3 PCB图形设计的波峰焊接工艺性279
10．1．4 波峰焊接工艺的优化279
10．1．5 无铅波峰焊接的工艺性问题281
10．2 SMA波峰焊接的波形选择281
10．2．1 SMA波峰焊接工艺的特殊性281
10．2．2 气泡遮蔽效应282
10．2．3 阴影效应282
10．2．4 SMC/SMD的焊接特性和安装设计中应注意的事项283
10．3 波峰焊接工艺窗口设计284
10．3．1 正确进行波峰焊接工艺窗口设计的重要性284
10．3．2 上机前的烘干处理284
10．3．3 涂覆助焊剂285
10．3．4 预热温度285
10．3．5 焊料槽温度288
10．3．6 夹送速度290
10．3．7 夹送倾角291
10．3．8 波峰高度292
10．3．9 压波深度292
10．3．10 冷却293
10．4 波峰焊接工艺窗口控制293
10．4．1 工艺窗口控制的意义293
10．4．2 波峰焊接工艺窗口必须受控293
10．4．3 PCB可焊性的监控294
10．4．4 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控294
10．4．5 助焊剂涂覆监控296
10．4．6 波峰焊接温度曲线的监控296
10．4．7 波峰焊接中焊料槽杂质污染的危害297
10．4．8 防污染的对策298
思考题300
第11章 再流焊接工艺窗口设计及其控制303
11．1 再流焊接工艺要素分析304
11．1．1 焊前应确认的调节条件及检查项目304
11．1．2 SMT组装工艺影响因素304
11．2 再流焊接温度-时间曲线305
11．2．1 再流焊接工艺过程中的温度特性305
11．2．2 再流焊接过程中影响温度-时间曲线的因素307
11．2．3 正确设置再流温度-时间曲线的意义309
11．2．4 怎样设定再流温度-时间曲线310
11．2．5 目前流行的再流温度-时间曲线的类型315
11．3 再流焊接工艺窗口设计317
11．3．1 再流焊接工艺参数317
11．3．2 再流焊接工艺窗口控制320
11．4 有铅和无铅混合安装PCBA再流焊接工艺窗口设计322
11．4．1 无铅PCBA的再流焊接问题322
11．4．2 有铅和无铅混合安装的过渡时期323
11．5 再流焊接中的其他相关问题326
11．5．1 气相再流焊接326
11．5．2 在氮气保护气氛中的再流焊接326
11．5．3 清洗与免清洗327
11．5．4 双面PCB再流328
思考题328
第12章 电子装联的选择焊法及模组焊法329
12．1 电子装联的选择焊法330
12．1．1 问题的提出330
12．1．2 选择性焊接工艺应运而生331
12．2 选择性焊接技术331
12．2．1 选择性焊接技术的适用性331
12．2．2 选择性焊接设备及其应用332
12．2．3 选用购选择性焊接工艺时需考虑的问题334
12．2．4 点波峰选择性焊接的工序组成334
12．3 模组焊接系统339
12．3．1 模组焊接系统的发展339
12．3．2 ERSA VERSAFLOW 纯模组焊接设备339
12．3．3 ERSA VERSAFLOW的点选择＋模组焊接复合焊接系统340
12．3．4 日本模式341
思考题342
第13章 电子装联焊接缺陷概论343
13．1 波峰焊接常见缺陷及其抑制344
13．1．1 波峰焊接中常见的缺陷现象344
13．1．2 虚焊344
13．1．3 冷焊346
13．1．4 不润湿及反润湿348
13．1．5 其他的缺陷349
13．2 无铅波峰焊接中的特有缺陷现象364
13．2．1 概述364
13．2．2 无铅焊点的外观364
13．2．3 焊缘起翘现象365
13．2．4 焊缘起翘实例370
13．2．5 从起翘发生的机理看抑制的对策374
13．3 再流焊接常见缺陷及其抑制377
13．3．1 脱焊377
13．3．2 焊膏再流不完全378
13．3．3 不润湿和反润湿378
13．3．4 焊料小球379
13．3．5 墓碑现象382
13．3．6 芯吸现象385
13．3．7 桥连现象385
13．3．8 封装体起泡和开裂386
13．3．9 焊料残渣386
13．3．10 球状面阵列器件（BGA、CSP）焊料再流不完全387
13．3．11 器件焊点破裂387
13．4 再流焊接中的空洞和球窝387
13．4．1 空洞387
13．4．2 球窝（HIP）389
思考题393
参考文献395
跋397