由中興公司首席工藝專家精心打造。精選45個典型案例，聚焦工程應用，圖文并茂，全彩印刷，是SMT一線工程師必備參考書。

本書是寫給那些在生產一線忙碌的工程師的。全書以工程應用為目標，聚焦基本概念與原理、表面組裝核心工藝、主要組裝工藝問題及*新應用問題，以圖文并茂的形式，介紹了焊接的基礎原理與概念、表面組裝的核心工藝與常見不良現象，以及組裝工藝帶來的可靠性問題。 本書適合于從事電子產品制造的工藝與質量工程師學習與參考。

賈忠中，高級工程師，先后供職于中國電子集團工藝研究所、中興通訊股份有限公司，從事電子制造工藝研究與管理工作近30年。在中興通訊股份有限公司工作也超過20年，見證并參與了中興工藝的發(fā)展歷程，歷任工藝研究部部長、副總工藝師、總工藝師、首席工藝專家。擔任廣東電子學會SMT專委會副主任委員、中國電子學會委員。對SMT、可制造性設計、失效分析、焊接可靠性有深入、系統(tǒng)的研究，擅長組裝不良分析、焊點失效分析。出版了《SMT工藝質量控制》《SMT核心工藝解析與案例分析》《SMT可制造性設計》等專著。

目  錄  

第一部分  工藝基礎 1
第1章  概述 3
1．1  電子組裝技術的發(fā)展 3
1．2  表面組裝技術 4
1．2．1  元器件封裝形式的發(fā)展 4
1．2．2  印制電路板技術的發(fā)展 5
1．2．3  表面組裝技術的發(fā)展 6
1．3  表面組裝基本工藝流程 7
1．3．1  再流焊接工藝流程 7
1．3．2  波峰焊接工藝流程 7
1．4  表面組裝方式與工藝路徑 8
1．5  表面組裝技術的核心與關鍵點 9
1．6  表面組裝元器件的焊接 10
案例1　QFN的橋連 11
案例2　BGA的球窩與開焊 11
1．7  表面組裝技術知識體系 12
第2章  焊接基礎 14
2．1  軟釬焊工藝 14
2．2  焊點與焊錫材料 14
2．3  焊點形成過程及影響因素 15
2．4  潤濕 16
2．4．1  焊料的表面張力 17
2．4．2  焊接溫度 18
2．4．3  焊料合金元素與添加量 18
2．4．4  金屬在熔融Sn合金中的溶解率 19
2．4．5  金屬間化合物 20
2．5  相位圖和焊接 23
2．6  表面張力 24
2．6．1  表面張力概述 24
2．6．2  表面張力起因 26
2．6．3  表面張力對液態(tài)焊料表面外形的影響 26
2．6．4  表面張力對焊點形成過程的影響 26
案例3  片式元件再流焊接時焊點的形成過程 26
案例4  BGA再流焊接時焊點的形成過程 27
2．7  助焊劑在焊接過程中的作用行為 28
2．7．1  再流焊接工藝中助焊劑的作用行為 28
2．7．2  波峰焊接工藝中助焊劑的作用行為 29
案例5  OSP板采用水基助焊劑波峰焊時漏焊 29
2．8  可焊性 30
2．8．1  可焊性概述 30
2．8．2  影響可焊性的因素 30
2．8．3  可焊性測試方法 32
2．8．4  潤濕稱量法 33
2．8．5  浸漬法 35
2．8．6  鋪展法 35
2．8．7  老化 36
第3章  焊料合金、微觀組織與性能 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  提高焊點可靠性的途徑 40
3．1．6  無鉛合金中常用添加合金元素的作用 40
3．2  焊點的微觀結構與影響因素 42
3．2．1  組成元素 42
3．2．2  工藝條件 44
3．3  焊點的微觀結構與機械性能 44
3．3．1  焊點（焊料合金）的金相組織 45
3．3．2  焊接界面金屬間化合物 46
3．3．3  不良的微觀組織 50
3．4  無鉛焊料合金的表面形貌 61
第二部分  工藝原理與不良 63
第4章  助焊劑 65
4．1  助焊劑的發(fā)展歷程 65
4．2  液態(tài)助焊劑的分類標準與代碼 66
4．3  液態(tài)助焊劑的組成、功能與常用類別 68
4．3．1  組成 68
4．3．2  功能 69
4．3．3  常用類別 70
4．4  液態(tài)助焊劑的技術指標與檢測 71
4．5  助焊劑的選型評估 75
4．5．1  橋連缺陷率 75
4．5．2  通孔透錫率 76
4．5．3  焊盤上錫飽滿度 76
4．5．4  焊后PCB表面潔凈度 77
4．5．5  ICT測試直通率 78
4．5．6  助焊劑的多元化 78
4．6  白色殘留物 79
4．6．1  焊劑中的松香 80
4．6．2  松香變形物 81
4．6．3  有機金屬鹽 81
4．6．4  無機金屬鹽 81
第5章  焊膏 83
5．1  焊膏及組成 83
5．2  助焊劑的組成與功能 84
5．2．1  樹脂 84
5．2．2  活化劑 85
5．2．3  溶劑 87
5．2．4  流變添加劑 88
5．2．5  焊膏配方設計的工藝性考慮 89
5．3  焊粉 89
5．4  助焊反應 90
5．4．1  酸基反應 90
5．4．2  氧化-還原反應 91
5．5  焊膏流變性要求 91
5．5．1  黏度及測量 91
5．5．2  流體的流變特性 92
5．5．3  影響焊膏流變性的因素 94
5．6  焊膏的性能評估與選型 96
5．7  焊膏的儲存與應用 100
5．7．1  儲存、解凍與攪拌 100
5．7．2  使用時間與再使用注意事項 101
5．7．3  常見不良 101
第6章　PCB表面鍍層及工藝特性 106
6．1  ENIG鍍層 106
6．1．1　工藝特性 106
6．1．2　應用問題 107
6．2  Im-Sn鍍層 108
6．2．1　工藝特性 109
6．2．2　應用問題 109
案例6　鍍Sn層薄導致虛焊 109
6．3  Im-Ag鍍層 112
6．3．1　工藝特性 112
6．3．2  應用問題 113
6．4　OSP膜 114
6．4．1　OSP膜及其發(fā)展歷程 114
6．4．2　OSP工藝 115
6．4．3　銅面氧化來源與影響 115
6．4．4　氧化層的形成程度與通孔爬錫能力 117
6．4．5　OSP膜的優(yōu)勢與劣勢 119
6．4．6　應用問題 119
6．5　無鉛噴錫 119
6．5．1　工藝特性 120
6．5．2　應用問題 122
6．6　無鉛表面耐焊接性對比 122
第7章　元器件引腳/焊端鍍層及工藝性 124
7．1　表面組裝元器件封裝類別 124
7．2　電極鍍層結構 125
7．3　Chip類封裝 126
7．4　SOP/QFP類封裝 127
7．5　BGA類封裝 127
7．6　QFN類封裝 127
7．7　插件類封裝 128
第8章  焊膏印刷與常見不良 129
8．1  焊膏印刷 129
8．2  印刷原理 129
8．3  影響焊膏印刷的因素 130
8．3．1  焊膏性能 130
8．3．2  模板因素 133
8．3．3  印刷參數 134
8．3．4  擦網/底部擦洗 137
8．3．5  PCB支撐 140
8．3．6  實際生產中影響焊膏填充與轉移的其他因素 141
8．4  常見印刷不良現象及原因 143
8．4．1  印刷不良現象 143
8．4．2  印刷厚度不良 143
8．4．3  污斑/邊緣擠出 145
8．4．4  少錫與漏印 146
8．4．5  拉尖/狗耳朵 148
8．4．6  塌陷 148
8．5  SPI應用探討 151
8．5．1  焊膏印刷不良對焊接質量的影響 151
8．5．2  焊膏印刷圖形可接受條件 152
8．5．3  0．4mm間距CSP 153
8．5．4  0．4mm間距QFP 154
8．5．5  0．4～0．5mm間距QFN 155
8．5．6  0201 155
第9章  鋼網設計與常見不良 157
9．1  鋼網 157
9．2  鋼網制造要求 160
9．3  模板開口設計基本要求 161
9．3．1  面積比 161
9．3．2  階梯模板 162
9．4  模板開口設計 163
9．4．1  通用原則 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  常見的不良開口設計 168
9．5．1  模板設計的主要問題 168
案例7  模板避孔距離不夠導致散熱焊盤少錫 169
案例8  焊盤寬、引腳窄導致SIM卡移位 170
案例9  熔融焊錫漂浮導致變壓器移位 170
案例10  防錫珠開孔導致圓柱形二極管爐后飛料問題 171
9．5．2  模板開窗在改善焊接良率方面的應用 171
案例11  兼顧開焊與橋連的葫蘆形開窗設計 171
案例12  電解電容底座鼓包導致移位 173
案例13  超薄BGA變形導致橋連與球窩 174
第10章  再流焊接與常見不良 175
10．1  再流焊接 175
10．2  再流焊接工藝的發(fā)展歷程 175
10．3  熱風再流焊接技術 176
10．4  熱風再流焊接加熱特性 177
10．5  溫度曲線 178
10．5．1  溫度曲線的形狀 179
10．5．2  溫度曲線主要參數與設置要求 180
10．5．3  爐溫設置與溫度曲線測試 186
10．5．4  再流焊接曲線優(yōu)化 189
10．6  低溫焊料焊接SAC錫球的BGA混裝再流焊接工藝 191
10．6．1  有鉛焊料焊接無鉛BGA的混裝工藝 192
10．6．2  低溫焊料焊接SAC錫球的混裝再流焊接工藝 196
10．7  常見焊接不良 197
10．7．1  冷焊 197
10．7．2  不潤濕 199
案例14  連接器引腳潤濕不良現象 200
案例15  沉錫板焊盤不上錫現象 201
10．7．3  半潤濕 202
10．7．4  滲析 203
10．7．5  立碑 204
10．7．6  偏移 207
案例16  限位導致手機電池連接器偏移 207
案例17  元器件安裝底部噴出的熱氣流導致元器件偏移 208
案例18  元器件焊盤比引腳寬導致元器件偏移 208
案例19  片式元件底部有半塞導通孔導致偏移 209
案例20  不對稱焊端容易導致偏移 209
10．7．7  芯吸 210
10．7．8  橋連 212
案例21  0．4mm QFP橋連 212
案例22  0．4mm間距CSP（也稱?BGA）橋連 213
案例23  鉚接錫塊表貼連接器橋連 214
10．7．9  空洞 216
案例24  BGA焊球表面氧化等導致空洞形成 218
案例25  焊盤上的樹脂填孔吸潮導致空洞形成 219
案例26  HDI微盲孔導致BGA焊點空洞形成 219
案例27  焊膏不足導致空洞產生 220
案例28  排氣通道不暢導致空洞產生 220
案例29  噴印焊膏導致空洞產生 221
案例30  QFP引腳表面污染導致空洞產生 221
10．7．10  開路 222
10．7．11  錫球 223
10．7．12  錫珠 226
10．7．13  飛濺物 229
10．8  不同工藝條件下用63Sn/37Pb焊接SAC305 BGA的切片圖 230
第11章  特定封裝的焊接與常見不良 232
11．1  封裝焊接 232
11．2  SOP/QFP 232
11．2．1  橋連 232
案例31  某板上一個0．4mm間距QFP橋連率達到75% 234
案例32  QFP焊盤加工尺寸偏窄導致橋連率增加 235
11．2．2  虛焊 235
11．3  QFN 236
11．3．1  QFN封裝與工藝特點 236
11．3．2  虛焊 238
11．3．3  橋連 240
11．3．4  空洞 241
11．4  BGA 244
11．4．1  BGA封裝類別與工藝特點 244
11．4．2  無潤濕開焊 245
11．4．3  球窩焊點 246
11．4．4  縮錫斷裂 248
11．4．5  二次焊開裂 249
11．4．6  應力斷裂 250
11．4．7  坑裂 251
11．4．8  塊狀IMC斷裂 252
11．4．9  熱循環(huán)疲勞斷裂 253
第12章　波峰焊接與常見不良 256
12．1　波峰焊接 256
12．2　波峰焊接設備的組成及功能 256
12．3　波峰焊接設備的選擇 257
12．4　波峰焊接工藝參數設置與溫度曲線的測量 257
12．4．1　工藝參數 258
12．4．2　工藝參數設置要求 258
12．4．3　波峰焊接溫度曲線測量 258
12．5　助焊劑在波峰焊接工藝過程中的行為 259
12．6　波峰焊接焊點的要求 260
12．7　波峰焊接常見不良 262
12．7．1　橋連 262
12．7．2　透錫不足 265
12．7．3　錫珠 266
12．7．4　漏焊 268
12．7．5　尖狀物 269
12．7．6　氣孔―吹氣孔/針孔 269
12．7．7  孔填充不良 270
12．7．8　板面臟 271
12．7．9　元器件浮起 271
案例33　連接器浮起 272
12．7．10　焊點剝離 272
12．7．11　焊盤剝離 273
12．7．12　凝固開裂 274
12．7．13　引線潤濕不良 275
12．7．14　焊盤潤濕不良 275
第13章　返工與手工焊接常見不良 276
13．1　返工工藝目標 276
13．2　返工程序 276
13．2．1  元器件拆除 276
13．2．2　焊盤整理 277
13．2．3　元器件安裝 277
13．2．4　工藝的選擇 277
13．3　常用返工設備/工具與工藝特點 278
13．3．1　烙鐵 278
13．3．2　熱風返修工作站 279
13．3．3　吸錫器 281
13．4　常見返修失效案例 282
案例34　采用加焊劑方式對虛焊的QFN進行重焊導致返工失敗 282
案例35　采用加焊劑方式對虛焊的BGA進行重焊導致BGA中心焊點斷裂 282
案例36　風槍返修導致周邊鄰近帶散熱器的BGA焊點開裂 283
案例37　返修時加熱速率太大導致BGA角部焊點橋連 284
案例38　手工焊接大尺寸片式電容導致開裂 284
案例39　手工焊接插件導致相連片式電容失效 285
案例40　手工焊接大熱容量插件時長時間加熱導致PCB分層 285
案例41　采用銅辮子返修細間距元器件容易發(fā)生微橋連現象 286
第三部分　組裝可靠性 289
第14章　可靠性概念 291
14．1　可靠性定義 291
14．1．1　可靠度 291
14．1．2　MTBF與MTTF 291
14．1．3　故障率 292
14．2　影響電子產品可靠性的因素 293
14．2．1　常見設計不良 293
14．2．2　制造影響因素 294
14．2．3　使用時的劣化因素 295
14．3　常用的可靠性試驗評估方法―溫度循環(huán)試驗 296
第15章　完整焊點要求 298
15．1　組裝可靠性 298
15．2　完整焊點 298
15．3　常見不完整焊點 298
第16章　組裝應力失效 304
16．1　應力敏感封裝 304
16．2　片式電容 304
16．2．1　分板作業(yè) 304
16．2．2　烙鐵焊接 306
16．3　BGA 307
第17章　使用中溫度循環(huán)疲勞失效 308
17．1　高溫環(huán)境下的劣化 308
17．1．1　高溫下金屬的擴散 308
17．1．2　界面劣化 309
17．2　蠕變 309
17．3　機械疲勞與溫度循環(huán) 310
案例42　拉應力疊加時的熱疲勞斷裂 310
案例43　某模塊灌封工藝失控導致焊點受到拉應力作用 310
案例44　灌封膠與PCB的CTE不匹配導致焊點早期疲勞失效（開裂） 312
第18章　環(huán)境因素引起的失效 313
18．1  環(huán)境引起的失效 313
18．1．1　電化學腐蝕 313
18．1．2　化學腐蝕 315
18．2　CAF 316
18．3　銀遷移 317
18．4　硫化腐蝕 318
18．5　爬行腐蝕 318
第19章　錫須 321
19．1　錫須概述 321
19．2　錫須產生的原因 322
19．3　錫須產生的五種基本場景 323
19．4　室溫下錫須的生長 324
19．5　溫度循環(huán)（熱沖擊）作用下錫須的生長 325
19．6　氧化腐蝕引起的錫須生長 326
案例45　某產品單板上的輕觸開關因錫須短路 327
19．7　外界壓力作用下的錫須生長 327
19．8　控制錫須生長的建議 328
后記 330
參考文獻 331