現代電子裝聯焊接技術基礎及其應用 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　現代電子製造的核心是工藝技術，而影響現代電子産品質量的關鍵環節，是電子産品互連工藝中的焊接技術。本書本著理論與實踐相結閤的原則，使工程師們在産品生産中麵臨問題時，不僅知道該怎樣去處理，還懂得為什麼要這樣處理。這些都是從事電子製造技術研究的工藝工程師、質量工程師、生産管理工程師們所應瞭解和掌握的。

作者簡介

　　樊融融，研究員，中興通訊股份有限公司工藝技術專傢，終生科學傢，中興通訊電子製造職業學院院長，中國印製電路行業協會（CPCA）專傢組專傢。先後有10項發明獲國傢專利，榮獲*傢級，部、省級科技進步奨共六次，部，省級優秀發明專利奬三次，享受“國務院政府特殊津貼”。

目錄

第1章 電子裝聯焊接技術基礎理論 1
1．1 電子裝聯焊接概論 2
1．1．1 電子裝聯焊接的定義和分類 2
1．1．2 在電子裝聯中為什麼要采用軟釺焊工藝及其特點 2
1．1．3 軟釺焊技術在電子裝聯工藝中的重要地位 3
1．2 焊接科學及基礎理論 4
1．2．1 焊接技術概述 4
1．2．2 金屬焊接接閤機理 4
1．2．3 潤濕理論――楊氏公式 9
1．2．4 接觸角 11
1．2．5 彎麯液麵下的附加壓強――拉普拉斯方程 12
1．2．6 擴散、菲剋（Fick）定律及擴散激活能 14
1．2．7 毛細現象 18
1．2．8 母材的熔蝕 20
1．3 焊接接頭及其形成過程 21
1．3．1 潤濕和連接界麵 21
1．3．2 可焊性 22
1．3．3 固著麵積 22
1．3．4 釺料接頭産生連接強度的機理 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程 26
1．4 焊接接頭界麵的金屬狀態 28
1．4．1 界麵層的金屬組織 28
1．4．2 閤金層（金屬間化閤物）的形成 29
1．4．3 界麵層的結晶和凝固 35
1．4．4 焊點的接頭厚度和釺接溫度對焊點的機械強度的影響 35
思考題 36
第2章 焊接接頭的界麵特性 39
2．1 焊料的潤濕和界麵的形成 40
2．1．1 焊料的潤濕 40
2．1．2 界麵的形成 41
2．1．3 焊接界麵反應機理 42
2．2 界麵反應和組織 44
2．2．1 Sn和Cu的界麵反應 44
2．2．2 Sn基焊料和母材Cu的界麵反應 45
2．2．3 Sn基焊料閤金和Ni的界麵反應 49
2．2．4 Sn基焊料和Ni/Au鍍層的冶金反應 51
2．2．5 Sn基焊料和Pd及Ni/Pd/Au塗覆層的冶金反應 53
2．2．6 Sn基焊料和Fe基閤金的界麵反應 54
2．2．7 Sn基焊料和被OSP保護金屬的界麵反應 55
思考題 57
第3章 電子裝聯焊接用焊料 59
3．1 焊料冶金學知識 60
3．1．1 冶金學導言 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閤金 66
3．2．3 工程用SnPb焊料應用分析 67
3．2．4 SnPb焊料的蠕變性能 70
3．2．5 SnPb焊料閤金中的雜質及其影響 70
3．2．6 Sn基有Pb焊料的工程應用 73
3．3 無Pb焊料閤金 75
3．3．1 無Pb焊料閤金的發展概況 75
3．3．2 實用的無Pb焊料閤金 77
3．3．3 實用替代閤金的應用特性 78
3．3．4 SnAg係閤金 79
3．3．5 SnCu係閤金 81
3．4．6 SnBi係閤金 82
3．3．7 SnZn係閤金 83
3．3．8 SnAgCu 焊料閤金 84
3．3．9 SnAgCuBi四元閤金 88
3．3．10 SnAgBi、SnAgBiIn閤金 89
3．5 IPC SPVC推薦的無Pb焊料閤金及其評估 89
3．5．1 IPC SPVC推薦的無Pb焊料閤金 89
3．5．2 IPC SPVC對所推薦焊料的研究評估 89
3．6 無Pb焊料閤金性能比較 89
3．6．1 SnAgCu與Sn37Pb的工藝性比較 89
3．6．2 常用的無Pb焊料閤金的應用性能 90
3．6．3 成分、熔化溫度範圍和成本 90
3．6．4 潤濕性 91
2．6．5 其他主要物理性能 91
2．6．6 接閤界麵 91
思考題 92
第4章 電子裝聯焊接用助焊劑 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 95
4．2．1 助焊劑在焊接過程中的意義 95
4．2．2 助焊劑的作用及作用機理 97
4．2．3 助焊劑應具備的技術特性 99
4．2．4 助焊劑應具備的應用特性 102
4．2．5 助焊劑的分類 102
4．2．6 電子裝聯焊接用助焊劑的溶劑 107
4．2．7 無鉛工藝對助焊劑的挑戰 107
4．2．8 無鉛助焊劑需要關注的主要性能與可靠性指標 110
4．2．9 助焊劑中活性物質的化學物理特性 110
思考題 113
第5章 電子裝聯焊接用焊膏 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 焊膏中常用的焊料閤金成分及特性 116
5．2．1 焊膏中常用的焊料閤金成分 116
5．2．2 焊膏中常用的焊料閤金的特性 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理 121
5．3．3 黏閤劑 125
5．3．4 觸變劑 125
5．3．5 溶劑 126
5．4 焊膏的應用特性 126
5．4．1 焊膏的應用特性 126
5．4．2 焊膏組成及特性對應用特性的影響 127
5．4．3 無鉛焊膏應用的工藝性問題 127
5．5 如何選擇和評估焊膏 128
5．5．1 選用焊膏時應注意的問題 128
5．5．2 如何評估焊膏 129
5．6 焊膏産品的新發展 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，拿來就用的焊膏 134
5．6．3 摻入微量Co的無鉛低銀焊膏 134
思考題 142
第6章 電子裝聯焊接接頭設計 145
6．1 焊點的接頭 146
6．1．1 焊接接頭設計的意義 146
6．1．2 焊點的接頭模型 146
6．1．3 焊接的基本接頭結構 147
6．2 焊接接頭結構設計對接頭機電性能的影響 148
6．2．1 接頭的幾何形狀設計及強度分析 148
6．2．2 焊接接頭的電氣特性 151
6．3 影響焊接接頭機械強度的因素 154
6．3．1 施用的焊料量對焊點剪切強度的影響 154
6．3．2 與熔化焊料接觸的時間對焊點剪切強度的影響 155
6．3．3 焊接溫度對接頭剪切強度的影響 155
6．3．4 接頭厚度對強度的影響 156
6．3．5 接頭強度隨焊料閤金成分和基體金屬的變化 157
6．3．6 焊料接頭的抗蠕變強度 158
6．4 SMT再流焊接接閤部的工藝設計 160
6．4．1 THT和SMT焊點接閤部的差異 160
6．4．2 再流焊接接閤部的工藝設計 162
6．4．3 片式元器件焊接接閤部的工藝設計 164
6．4．4 QFP焊接接閤部的工藝設計 171
6．4．5 BGA、CSP再流焊接接閤部的工藝設計 175
思考題 179
第7章 焊接接頭母材的預處理及可焊性檢測和評估 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 母材的可焊性塗覆 185
7．2．3 鍍層的可焊性評估 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基閤金鍍層 193
7．4 PCB焊盤常用塗層及其特性 194
7．4．1 PCB焊盤塗層材料選擇時應考慮的因素 194
7．4．2 HASL- Sn、SnPb 195
7．4．3 ENIG Ni（P）/Au塗覆層 195
7．4．4 Im-Sn塗覆層 197
7．4．5 Im-Ag塗層 197
7．4．6 OSP塗覆 198
7．4．7 PCB錶麵塗覆體係的比較 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 200
7．6 母材金屬鍍層的可焊性試驗 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方法 206
7．6．3 可焊性試驗方法 208
思考題 212
第8章 現代電子裝聯PCBA焊接的DMF要求 215
8．1 PCBA焊接DFM 要求對産品生産質量的意義 216
8．1．1 概述 216
8．1．2 DFM是貫徹執行相關産品焊接質量標準的前提 216
8．1．3 良好的DFM對PCBA生産的重要意義 216
8．2 電子産品的分類及安裝焊接的質量等級和要求 217
8．2．1 電子産品安裝焊接的質量等級 217
8．2．2 電子産品的最終使用類型 218
8．2．3 電子産品的安裝類型 218
8．2．4 電子産品的可生産性級彆 219
8．3 PCBA波峰焊接安裝設計的DFM要求 219
8．3．1 現代電子裝聯波峰焊接技術特徵 219
8．3．2 PCB布綫設計應遵循的DFM規則及考慮的因素 220
8．3．3 元器件在PCB上的安裝布局要求 220
8．3．4 安裝結構形態的選擇 221
8．3．5 電源綫、地綫及導通孔的考慮 223
8．3．6 采用拼闆結構時應注意的問題 223
8．3．7 測試焊盤的設置 224
8．3．8 元器件間距 224
8．3．9 阻焊膜的設計 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 導綫的綫形設計 229
8．4 PCBA-SMT方式波峰焊接安裝設計的DFM要求 232
8．4．1 PCBA-SMT方式的圖形設計 232
8．4．2 IC插座焊盤的排列走嚮 234
8．4．3 直綫密集型焊盤 235
8．4．4 引綫伸齣焊盤的高度 235
8．4．5 工藝區的設置 235
8．4．6 熱工方麵的考慮 236
8．4．7 SMT方式安裝結構的波峰焊接要求 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再流焊接安裝設計的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 適於清潔的元器件離闆高度 241
8．5．4 基準點標記 241
8．5．5 布綫設計的DMF要求 243
8．5．6 再流焊接對PCB焊盤的設計要求 245
8．5．7 元器件安裝 247
思考題 248
第9章 電子裝聯焊接技術應用概論 249
9．1 電子裝聯焊接技術概論 250
9．1．1 概述 250
9．1．2 電子裝聯高效焊接技術 250
9．1．3 焊接方法的分類 250
9．2 電子裝聯焊接技術的發展 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 自動化焊接係統 259
9．3．1 概述 259
9．3．2 波峰焊接技術的發展 260
9．3．3 再流焊接技術的發展 269
思考題 273
第10章 波峰焊接工藝窗口設計及其控製 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 波峰焊接設備 277
10．1．3 PCB圖形設計的波峰焊接工藝性 279
10．1．4 波峰焊接工藝的優化 279
10．1．5 無鉛波峰焊接的工藝性問題 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 282
10．2．3 陰影效應 282
10．2．4 SMC/SMD的焊接特性和安裝設計中應注意的事項 283
10．3 波峰焊接工藝窗口設計 284
10．3．1 正確進行波峰焊接工藝窗口設計的重要性 284
10．3．2 上機前的烘乾處理 284
10．3．3 塗覆助焊劑 285
10．3．4 預熱溫度 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製 293
10．4．1 工藝窗口控製的意義 293
10．4．2 波峰焊接工藝窗口必須受控 293
10．4．3 PCB可焊性的監控 294
10．4．4 波峰焊接設備工序能力係數（Cpk）的實時監控 294
10．4．5 助焊劑塗覆監控 296
10．4．6 波峰焊接溫度麯綫的監控 296
10．4．7 波峰焊接中焊料槽雜質汙染的危害 297
10．4．8 防汙染的對策 298
思考題 300
第11章 再流焊接工藝窗口設計及其控製 303
11．1 再流焊接工藝要素分析 304
11．1．1 焊前應確認的調節條件及檢查項目 304
11．1．2 SMT組裝工藝影響因素 304
11．2 再流焊接溫度-時間麯綫 305
11．2．1 再流焊接工藝過程中的溫度特性 305
11．2．2 再流焊接過程中影響溫度-時間麯綫的因素 307
11．2．3 正確設置再流溫度-時間麯綫的意義 309
11．2．4 怎樣設定再流溫度-時間麯綫 310
11．2．5 目前流行的再流溫度-時間麯綫的類型 315
11．3 再流焊接工藝窗口設計 317
11．3．1 再流焊接工藝參數 317
11．3．2 再流焊接工藝窗口控製 320
11．4 有鉛和無鉛混閤安裝PCBA再流焊接工藝窗口設計 322
11．4．1 無鉛PCBA的再流焊接問題 322
11．4．2 有鉛和無鉛混閤安裝的過渡時期 323
11．5 再流焊接中的其他相關問題 326
11．5．1 氣相再流焊接 326
11．5．2 在氮氣保護氣氛中的再流焊接 326
11．5．3 清洗與免清洗 327
11．5．4 雙麵PCB再流 328
思考題 328
第12章 電子裝聯的選擇焊法及模組焊法 329
12．1 電子裝聯的選擇焊法 330
12．1．1 問題的提齣 330
12．1．2 選擇性焊接工藝應運而生 331
12．2 選擇性焊接技術 331
12．2．1 選擇性焊接技術的適用性 331
12．2．2 選擇性焊接設備及其應用 332
12．2．3 選用購選擇性焊接工藝時需考慮的問題 334
12．2．4 點波峰選擇性焊接的工序組成 334
12．3 模組焊接係統 339
12．3．1 模組焊接係統的發展 339
12．3．2 ERSA VERSAFLOW 純模組焊接設備 339
12．3．3 ERSA VERSAFLOW的點選擇＋模組焊接復閤焊接係統 340
12．3．4 日本模式 341
思考題 342
第13章 電子裝聯焊接缺陷概論 343
13．1 波峰焊接常見缺陷及其抑製 344
13．1．1 波峰焊接中常見的缺陷現象 344
13．1．2 虛焊 344
13．1．3 冷焊 346
13．1．4 不潤濕及反潤濕 348
13．1．5 其他的缺陷 349
13．2 無鉛波峰焊接中的特有缺陷現象 364
13．2．1 概述 364
13．2．2 無鉛焊點的外觀 364
13．2．3 焊緣起翹現象 365
13．2．4 焊緣起翹實例 370
13．2．5 從起翹發生的機理看抑製的對策 374
13．3 再流焊接常見缺陷及其抑製 377
13．3．1 脫焊 377
13．3．2 焊膏再流不完全 378
13．3．3 不潤濕和反潤濕 378
13．3．4 焊料小球 379
13．3．5 墓碑現象 382
13．3．6 芯吸現象 385
13．3．7 橋連現象 385
13．3．8 封裝體起泡和開裂 386
13．3．9 焊料殘渣 386
13．3．10 球狀麵陣列器件（BGA、CSP）焊料再流不完全 387
13．3．11 器件焊點破裂 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 395
跋 397

前言/序言

　　總序

　　當前，各種技術的日新月異以及這個時代的各種應用和需求迅速地推動著現代電子製造技術的革命。各門學科的深度融閤，比如，物理學、化學、電子學、行為科學、生物學等，提供瞭現代電子製造技術廣闊的發展空間，特彆是移動互聯網技術的不斷升級換代、工業4。0技術推動著現代電子技術的高速發展。同時，現代電子製造技術將會在機遇和挑戰中不斷變革。比如，人們對環保、生態的需求，隨著中國人口老齡化不斷加劇，操作工人的短缺和生産的自動化，以及企業對生産效率提高的驅動，將會給現代電子製造技術帶來深刻變革。伴隨著完全不同的時代特徵、運行環境和實現條件，使得現代電子製造的發展得以也必須建立在一個嶄新的曆史起點上。這就意味著，在這樣一個深刻的、深遠的時代轉摺時期，電子製造

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