现代电子装联高密度安装及微焊接技术

第1章 高密度安装技术概论 1

1.1 现代电子设备的电气安装 2

1.1.1 电子设备概述 2

1.1.2 电子设备的电气安装 3

1.2 电子设备的高密度安装技术 5

1.2.1 何谓高密度安装技术 5

1.2.2 现代电子设备的安装密度 7

1.2.3 现代电子设备高密度安装技术是一项系统工程技术 10

思考题 12

第2章 高密度安装中的元器件 15

2.1 电子设备用电子元器件 16

2.1.1 电子设备用电子元器件的基本概念 16

2.1.2 元器件的小型轻量化对现代电子设备高密度安装的意义 17

2.2 现代微电子设备用电子元件 19

2.2.1 现代微电子设备用分立元件 19

2.2.2 现代微电子设备用元件的小型化和轻量化的发展历程 22

2.3 现代微电子设备用电子器件 25

2.3.1 现代微电子设备中的电子器件及其对安装环境的适应性 25

2.3.2 高密度安装半导体封装技术 26

2.3.3 高密度安装的半导体器件小型化和轻量化的发展 27

2.4 集成电路（IC） 30

2.4.1 集成电路及其特点 30

2.4.2 集成电路的常用分类方法 30

2.4.3 IC封装及其作用 31

2.5 如何区别集成电路的封装类型 32

2.5.1 周边配列封装 32

2.5.2 表面阵列封装（BGA和CSP等） 35

2.5.3 QFP、BGA、CSP等IC的主要电气特性比较 43

思考题 43

第3章 高密度安装中的IC多芯片组件 45

3.1 SoC、SiP及HIC 46

3.1.1 引言 46

3.1.2 SoC和SiP 46

3.1.3 HIC（混合IC） 49

3.2 MCM多芯片组件 50

3.2.1 MCM概述 50

3.2.2 MCM的分类及特性比较 52

3.2.3 HIC、MCM、SiP的相互关系 53

3.3 模块、裸芯片和KGD 55

3.3.1 模块（组件） 55

3.3.2 裸芯片和KGD 55

3.3.3 光模块 57

3.3.4 微波IC和微波模块 60

3.4 3D安装 62

3.4.1 3D安装技术的发展 62

3.4.2 3D安装工艺 62

思考题 64

第4章 高密度组装中的印制电路板 67

4.1 概述 68

4.1.1 印制线路、印制电路和印制板 68

4.1.2 制造印制电路板的基本工艺方法及其特点 69

4.1.3 印制板的分类 70

4.2 高密度组装用多层印制电路板 70

4.2.1 多层印制板（MLB） 70

4.2.2 MLB互连基板的特点 72

4.2.3 影响高密度安装MLB机械性能、电性能、热性能的因素 73

4.2.4 高密度安装MLB基板布线的基本原则 75

4.3 积层/高密度互连（HDI）印制板 76

4.3.1 积层多层印制电路板（BLB）的高速发展 76

4.3.2 积压多层印制板（BLB）的芯板 77

4.3.3 积层用芯板的主要制造工艺 78

4.3.4 目前采用非电镀方法制造（BLB）主要的工艺方法 79

4.3.5 积层/高密度互连（HDI）印制板 82

4.4 金属芯印制板及挠性印制板 85

4.4.1 金属芯印制板的作用及常用的材料 85

4.4.2 挠性印制板概述 87

4.5 埋入元器件的印制板 89

4.5.1 埋入式印制板概述 89

4.5.2 同时埋置有源及无源元器件的系统集成封装基板 91

4.6 高密度安装无铅印制板及表面可焊性涂覆层的选择 92

4.6.1 无铅焊接对层压板的要求 92

4.6.2 高密度安装高频印制板的可焊性涂层的特性分析 93

思考题 94

第5章 微细元器件在PCBA上的安装 97

5.1 微细元器件概述 98

5.1.1 微细元器件及其发展驱动力 98

5.1.2 微细元器件在电子设备中的应用及其对相关工艺装备的要求 98

5.1.3 微细元器件在高密度安装中的主要缺陷及其成因 99

5.2 0201在PCBA基板上的安装 100

5.2.1 0201片式元件在电子设备中的应用及其对安装工艺的挑战 100

5.2.2 使用0201元件的PCB的安装设计 101

5.2.3 0201在PCBA基板上安装的工艺窗口要求 102

5.2.4 归纳与总结 105

5.3 01005在PCBA基板上的安装 106

5.3.1 超级微细元件01005的发展、应用及安装工艺面临的挑战 106

5.3.2 01005在PCB上安装焊盘图形设计的优化 107

5.3.3 01005在PCB上安装的工艺窗口要求 108

5.3.4 归纳与总结 109

5.4 EMI/ESD器件的安装问题 110

5.4.1 EMI/ESD类器件的基本特性 110

5.4.2 EMI/ESD类器件供应商推荐的无铅再流焊接参数 111

5.4.3 EMI/ESD类器件在安装中常见的焊接缺陷 112

5.4.4 安装中焊接缺陷的形成机理及改进的措施 112

思考题 114

第6章 细间距球阵列封装芯片（FBGA、CSP、LGA、FCOB）在PCBA

基板上的2D安装 117

6.1 细间距球阵列封装芯片 118

6.1.1 细间距球阵列封装（FBGA）芯片 118

6.1.2 芯片尺寸封装（CSP） 119

6.2 细间距球阵列封装芯片安装技术概述 121

6.2.1 细间距球阵列封装芯片安装技术的发展 121

6.2.2 安装阶层（安装层次）的定义 126

6.2.3 表面安装技术已成为现代电子产品高密度安装的主流工艺 127

6.2.4 高密度安装技术的标准化及安装注意事项 128

6.3 细间距球阵列封装芯片在PCBA上的安装 130

6.3.1 焊膏及其应用 130

6.3.2 钢网厚度和孔径设计 131

6.3.3 贴装工艺与控制 133

6.3.4 再流焊接 133

6.3.5 清洗与免清洗 136

6.3.6 安装间隔高度 137

6.3.7 SMT后工序 137

6.4 无引脚框架的超薄外形芯片（LGA/QFN）在PCBA上的安装 138

6.4.1 阵列焊盘封装（LGA） 138

6.4.2 无引脚周边扁平封装（QFN） 142

6.4.3 芯片直接贴装（DCA） 143

思考题 143

第7章 细间距芯片在PCBA上的3D（堆叠）安装 145

7.1 3D安装概述 146

7.1.1 3D安装的定义与发展 146

7.1.2 3D 安装技术的分类及其在电子装备表面安装中的应用 148

7.2 SMT的新拓展——从二维走向三维 151

7.2.1 3D安装技术在SMT中的拓展 151

7.2.2 3D堆叠安装所面临的挑战 153

7.3 3D堆叠（PoP）安装技术 155

7.3.1 概述 155

7.3.2 堆叠工艺 157

7.3.3 PoP的安装形态 158

7.3.4 助焊剂膏和焊膏的应用 159

7.3.5 PoP芯片堆叠安装SMT工序解析 160

思考题 164

第8章 电子整机系统安装中的高密度安装技术 167

8.1 电子整机系统概述 168

8.1.1 系统及系统的特征 168

8.1.2 电子整机系统的结构组成 169

8.2 刚性印制背板的制造 172

8.2.1 背板的作用、要求及分类 172

8.2.2 光印制板的原理和构造 173

8.3 刚性背板的安装 175

8.3.1 普通高速高密印制背板安装中所采用的接合、接续技术 175

8.3.2 光印制板的安装 180

8.4 微电子设备整机系统的安装 182

8.4.1 微电子设备整机系统安装的内容和特点 182

8.4.2 微电子设备安装电路的发展历程 183

8.4.3 安装工艺设计的要求 184

8.4.4 用导线进行机箱（柜）内的电气安装 185

8.4.5 印制板插座架的装配 187

8.4.6 门、设备和机架的装配 187

8.5 微波组件和光模块的安装 188

8.5.1 微波组件的安装 188

8.5.2 光"para" label-module="para">

思考题 191

第9章 微电子设备高密度安装中的电磁兼容及散热问题 193

9.1 概述 194

9.1.1 现代微电子设备高密度安装中所面临的挑战 194

9.1.2 解决电子设备高密度安装中的电磁兼容和热问题是项系统工程 194

9.1.3 安装工艺过程控制要求越来越精细 194

9.2 微电子设备高密度安装中的电磁兼容性 195

9.2.1 电磁兼容性及在电气安装中的要求 195

9.2.2 微电子设备安装工艺的抗干扰性及其影响因素 195

9.2.3 在高密度电气安装中对电磁兼容性的基本考虑 196

9.2.4 在高密度电气安装中电气互连线的电长度 197

9.2.5 电气安装互连线的寄生耦合 198

9.2.6 用导线进行电气安装的电磁兼容性 199

9.2.7 EMS、EMI和EMC 201

9.3 微电子设备高密度安装中的热工问题 201

9.3.1 概述 201

9.3.2 微电子设备中的热产生源 203

9.3.3 热管理——热量的散失方法 206

9.3.4 热界面材料 208

9.3.5 BGA散热片的黏附方法 209

9.3.6 微电子设备中冷却手段的选择 211

9.3.7 特殊的冷却方式 214

思考题 217

第10章 电子装联高密度安装中的微焊接技术 219

10.1 高密度安装中的微焊接技术 220

10.1.1 高密度安装中的微焊点与微焊接 220

10.1.2 微焊接技术的工艺特征 222

10.2 高密度安装中的微焊接工艺可靠性设计 223

10.2.1 设计依据 223

10.2.2 微焊接工艺可靠性设计的基本概念和内容 223

10.2.3 微焊接工艺可靠性设计的定义和内容 224

10.2.4 微焊接安装工程要求 226

10.3 微焊接技术对传统SMT工艺的挑战 226

10.3.1 焊膏钎料粉粒度的选择和钢网开孔 226

10.3.2 焊膏印刷工艺中从未有过的基本物理问题 228

10.3.3 微细元件及细间距器件对贴装的挑战 230

10.3.4 微细元件及细间距器件对再流焊接的挑战 231

10.4 微焊接对再流炉加热方式和加热机构的要求 236

10.4.1 微焊接用再流焊接炉的基本热量传递方式及效果评估 236

10.4.2 适合微细元件及细间距器件微焊接用的“远红外线 热风”炉 240

10.5 细间距器件在微焊接过程中应关注的问题 242

10.5.1 细间距封装器件在再流焊接过程中焊点的受热问题 242

10.5.2 高密度安装中的共面性 244

10.5.3 建议要关注的工艺问题 247

思考题 249

第11章 微焊接技术中常见的焊点缺陷及其分析 251

11.1 细间距封装器件的安装工艺控制标准 252

11.1.1 细间距封装器件的高密度安装工艺控制 252

11.1.2 微焊接焊点缺陷的特征和分类 253

11.2 微焊接中极易发生的焊点缺陷 255

11.2.1 焊点焊料量不足（少锡） 255

11.2.2 焊点桥连 255

11.2.3 冷焊 256

11.2.4 虚焊 257

11.2.5 偏位 257

11.2.6 元件滑动 258

11.2.7 立碑现象 259

11.2.8 芯吸现象 259

11.2.9 开路 260

11.2.10 不充分/不均衡加热 260

11.2.11 元器件缺陷 261

11.3 微焊点中的空洞 263

11.3.1 概述 263

11.3.2 空洞的产生 264

11.3.3 空洞的分类及影响 264

11.3.4 焊球中空洞的工艺控制标准要求 266

11.4 球窝（PoP） 267

11.4.1 球窝的分类和形位特征 267

11.4.2 PoP再流焊接中球窝缺陷的图像特征 269

11.4.3 PoP再流焊接球窝缺陷形成机理 275

11.4.4 PoP再流焊接球窝缺陷的抑制措施 276

思考题 277

第12章 高密度安装中的微焊接焊点检测技术 279

12.1 微焊点检测技术概述 280

12.1.1 微焊接中的主要缺陷及其特征 280

12.1.2 在微焊接中常用焊点检测方法及其适合性 280

12.2 高密度安装中的X-Ray检测技术 281

12.2.1 X-Ray检测技术的功能和检测原理 281

12.2.2 X-Ray图像捕获 282

12.2.3 实时X-Ray设备的选用 282

12.2.4 断层X-Ray检测技术 285

12.2.5 观察视野 286

12.3 高密度安装中的其他检测技术 287

12.3.1 声频显微扫描检测技术 287

12.3.2 红外热敏成像 289

12.3.3 扫描电镜（SEM）与能谱分析（EDX） 290

12.3.4 BGA间隔测量 292

12.3.5 光学检测 292

12.3.6 破坏性分析 293

12.4 产品生产性验收试验 294

12.4.1 电气测试（ICT和FT） 294

12.4.2 测试覆盖率 295

12.4.3 老化和加速测试 295

思考题 297

第13章 现代电子装联高密度安装技术发展的瓶颈及未来可能的解决途径 299

13.1 现代电子制造高密度安装技术现状 300

13.1.1 高密度安装技术的发展历程 300

13.1.2 先进的元器件加速了高密度安装技术的发展 300

13.1.3 先进板级电路安装工艺技术的发展 301

13.2 现代电子装联高密度安装技术正面临的瓶颈 302

13.2.1 摩尔定律所揭示的发展规律 302

13.2.2 焊膏印刷所面临的挑战 304

13.2.3 贴片和贴片机面临的挑战 305

13.2.4 再流焊接和焊接设备所面临的挑战 306

13.2.5 电子整机与封装走向一体化 306

13.3 电子装联技术未来走向 307

13.3.1 背景 307

13.3.2 下一代微型元器件安装技术——电场贴装 307

13.3.3 电子装联技术未来的走向——自组装技术 308

思考题 309

缩略语 311

跋 317 2100433B

现代电子制造技术的发展日新月异，电子产品生产更快、体积更小、价格更廉价的要求推动了电子制造技术的革命。微电子技术的高速发展和进步给人类社会带了更多的好处和福音，但也给现代电子制造技术带来了更多的问题和挑战。不断缩小的封装很快使周边引线方式走到了尽头；不断细微化的微小间距面阵列封装成了从事电子安装者们的梦魔。本书从目前的微小型元器件（0201、01005、EMI、EDS）、细间距芯片及其封装（如FBGA、LGA、CSP、FCOB、QFN）等的高密度安装特性、焊接技术的要求和遇到的瓶颈问题出发，全面地分析了现代电子设备高密度安装和微焊接技术的发展特点和技术内容；通过寻找遇到的瓶颈问题的可能的解决办法，探索了电子制造技术未来的发展趋势。这些都是现在和未来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。

第1章 现代电子装联软钎焊技术 1

1.1 概述 2

1.2 焊接与钎焊 2

1.2.1 焊接 2

1.2.2 钎焊及其分类 3

1.2.3 软钎焊技术所涉及的学科领域及其影响 3

1.2.4 软钎焊技术的基本分类 4

1.3 现代电子装联软钎焊技术的新发展 6

1.3.1 “微焊接”技术 6

1.3.2 无铅化焊接技术 8

思考题 11

第2章 现代电子装联软钎焊原理 13

2.1 软钎焊特点与常用术语 14

2.1.1 软钎焊连接机理 14

2.1.2 软钎焊工艺步骤 14

2.1.3 软钎焊加热方式 15

2.1.4 可焊性与润湿性 15

2.1.5 接触角与润湿角 16

2.2 润湿 16

2.2.1 固体金属表面结构 17

2.2.2 液态钎料表面现象 17

2.2.3 润湿及分类 19

2.2.4 杨氏方程（Young‘s Equation） 20

2.2.5 助焊剂作用下润湿过程中的热动力平衡 21

2.2.6 润湿形式 22

2.2.7 润湿性影响因素 23

2.2.8 润湿性评定方法 27

2.2.9 常用去膜技术 28

2.3 钎料填缝过程 29

2.3.1 弯曲液面附加压力 29

2.3.2 拉普拉斯方程（Young-Laplace） 31

2.3.3 弯曲液面对饱和蒸汽压的影响 31

2.3.4 液态钎料毛细填缝过程 32

2.3.5 液态钎料的平衡形态 36

2.4 溶解与扩散 37

2.4.1 物质间的互溶条件与界面张力关系 37

2.4.2 基体金属的溶解过程 37

2.4.3 钎料与基体金属之间的扩散 43

2.5 界面反应组织 47

2.5.1 界面层结合模式 47

2.5.2 界面层金属间化合物的形成与生长 49

2.6 钎焊接头性能及接头设计 53

2.6.1 钎焊接头性能 53

2.6.2 钎焊接头强度 53

思考题 57

第3章 现代电子装联软钎焊应用材料 59

3.1 钎料合金概述及其工艺性要求 60

3.1.1 钎料合金概述 60

3.1.2 钎料合金的选择与使用 66

3.2 助焊剂概述及其工艺性要求 69

3.2.1 助焊剂概述 69

3.2.2 助焊剂的选择与使用 72

3.3 钎料膏概述及其工艺性要求 74

3.3.1 钎料膏概述 74

3.3.2 钎料膏的选择与使用 75

3.4 其他钎料形态概述 76

3.4.1 钎料丝 76

3.4.2 预成型焊片 77

3.5 无铅化兼容性问题 78

3.5.1 无铅化PCB焊盘表面镀层工艺要求 78

3.5.2 无铅化元器件焊端/引脚表面镀层工艺要求 81

3.5.3 从润湿性评估无铅钎料与PCB表面保护层之间的兼容性 83

3.5.4 从润湿性评估无铅钎料与元器件表面镀层之间的兼容性 89

思考题 91

第4章 再流焊接技术 93

4.1 再流焊接工艺特点 94

4.2 再流焊接温度曲线 94

4.2.1 温度曲线的基本特征 94

4.2.2 典型温度曲线类型 96

4.2.3 加热因子 96

4.2.4 带宽与工艺窗口 98

4.2.5 温度曲线设置影响因素 100

4.2.6 温度曲线测试及优化 100

4.3 再流焊接传热技术 103

4.3.1 热传导 104

4.3.2 热辐射 105

4.3.3 热对流 105

4.4 红外再流焊接技术 106

4.4.1 红外再流焊接加热原理 106

4.4.2 红外再流焊接技术特点 106

4.4.3 红外再流焊炉结构 107

4.5 热风再流焊接技术 109

4.5.1 热风再流焊接加热原理 109

4.5.2 热风再流焊接技术特点 110

4.5.3 热风再流焊炉结构 110

4.6 红外 热风复合加热再流焊接技术 112

4.6.1 红外 热风复合再流焊接加热原理 112

4.6.2 红外 热风复合再流焊接技术特点 113

4.6.3 红外 热风复合再流焊炉结构 113

4.7 汽相再流焊接技术（VPS） 114

4.7.1 汽相再流焊接加热原理 115

4.7.2 汽相再流焊接技术特点 116

4.7.3 汽相再流焊炉结构 117

4.8 再流焊炉设计参数及应用 118

4.9 无铅再流焊接工艺技术 119

4.9.1 无铅再流焊接工艺技术特点 119

4.9.2 无铅化对再流焊接温度曲线的影响 120

4.9.3 无铅化对再流焊炉的影响 120

4.9.4 有铅 无铅混装再流焊接温度曲线设置 129

4.10 再流焊接常见缺陷及防治措施 130

4.10.1 焊点脱焊 131

4.10.2 钎料膏再流不完全 131

4.10.3 润湿不良 132

4.10.4 墓碑 132

4.10.5 钎料珠 133

4.10.6 钎料球 134

4.10.7 桥连 134

4.10.8 元器件开裂 135

4.10.9 其他 135

思考题 136

第5章 波峰焊接技术 137

5.1 概述 138

5.1.1 波峰焊接的定义 138

5.1.2 波峰焊接的工艺特点 138

5.2 波峰焊接中的热、力学现象 138

5.2.1 波峰焊接入口点的热、力学现象 138

5.2.2 热交换和钎料供给区的热、力学现象 139

5.2.3 波峰退出点的热、力学现象 139

5.2.4 波峰焊接过程中的温度特性 140

5.3 波峰焊接工艺窗口 141

5.3.1 助焊剂涂覆 141

5.3.2 预热温度 142

5.3.3 钎料槽温度 144

5.3.4 传输速度 146

5.3.5 传输角度 147

5.3.6 波峰高度 148

5.3.7 压波高度 148

5.3.8 冷却速度 149

5.4 波峰焊接设备结构及其性能评估指标 149

5.4.1 波峰焊接设备系统组成 149

5.4.2 波峰焊接设备性能评估指标 149

5.5 波峰焊接工艺过程控制 156

5.5.1 工艺过程控制的意义 156

5.5.2 基材可焊性的监控 157

5.5.3 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控 157

5.5.4 助焊剂涂覆的监控 158

5.5.5 波峰焊接温度曲线的监控 159

5.5.6 波峰焊接中钎料槽杂质污染的危害 159

5.5.7 防污染的对策 160

5.6 波峰焊接常见焊点缺陷及防治措施 163

5.6.1 虚焊 163

5.6.2 冷焊 164

5.6.3 拉尖 164

5.6.4 桥连 165

5.6.5 金属化孔填充不良 167

5.6.6 针孔和吹孔 168

5.6.7 钎料珠和钎料球 169

5.6.8 芯吸现象 170

5.6.9 缩孔 171

思考题 171

第6章 局部焊接技术 173

6.1 掩膜波峰焊接技术 174

6.1.1 掩膜波峰焊接技术特点 174

6.1.2 掩膜板材料分类及特性 174

6.1.3 掩膜板设计技术要求 176

6.2 选择性波峰焊接技术 176

6.2.1 选择性波峰焊接技术特点 176

6.2.2 选择性波峰焊接技术工艺流程 177

6.2.3 选择性波峰焊接设备技术要求 178

6.3 其他局部焊接技术简介 179

6.3.1 激光焊接技术简介 179

6.3.2 热压焊接技术简介 179

6.3.3 电磁感应焊接技术简介 180

思考题 180

第7章 手工焊接技术 181

7.1 手工焊接工艺特点 182

7.2 手工焊接物理化学过程 183

7.3 手工焊接工具 185

7.3.1 电烙铁概述 185

7.3.2 智能电烙铁的工作原理 188

7.3.3 无铅化对电烙铁性能的影响 189

7.3.4 电烙铁的维护保养 190

7.4 手工焊接工艺操作规范 190

7.4.1 手工焊接工艺过程 190

7.4.2 手工焊接工艺操作要领 191

7.5 手工焊接工艺质量控制 194

7.5.1 手工焊接工艺参数要求 194

7.5.2 电烙铁的选择与使用 194

思考题 198

第8章 PCBA可制造性设计（DFM） 199

8.1 电子产品分类及其质量标准要求 200

8.1.1 电子产品分类 200

8.1.2 电子产品质量标准要求 200

8.2 可制造性设计（DFM）对电子产品质量的意义 201

8.3 可制造性设计（DFM）概述及主要内容 201

8.3.1 可制造性设计概述 201

8.3.2 可制造性设计内容 202

8.4 PCBA组装方式设计 202

8.4.1 电子产品的可生产性等级 202

8.4.2 电子产品的组装方式分类 203

8.4.3 电子产品的组装方式选用原则 204

8.5 PCB可制作性设计 204

8.5.1 布线设计的注意事项 204

8.5.2 布线设计的基本原则 205

8.5.3 电源线与地线设计要求 205

8.5.4 导线设计要求 205

8.5.5 阻焊膜设计要求 207

8.6 PCBA可组装性设计 209

8.6.1 基准点标记 209

8.6.2 工艺边及传送方向 211

8.6.3 元器件选型 211

8.6.4 元器件布局 213

8.6.5 元器件间隔 216

8.6.6 元器件焊盘设计工艺性要求 217

8.6.7 SMT工艺中的元器件焊盘设计示例 218

8.6.8 THT工艺中的元器件焊盘设计示例 220

8.6.9 其他 224

思考题 224

第9章 焊点接头设计及其可靠性 225

9.1 电子装联可靠性 226

9.1.1 机械可靠性 226

9.1.2 电化学可靠性 227

9.2 焊点的界面质量模型及焊点接头模型 228

9.2.1 软钎焊接焊点质量对电子产品可靠性的影响 228

9.2.2 理想焊点的界面质量模型 228

9.2.3 焊点的接头模型 229

9.3 焊接接头结构设计对焊点可靠性的影响 230

9.3.1 焊接接头的几何形状设计与强度分析 230

9.3.2 焊接接头的几何形状设计与电气特性 233

9.4 焊接接头机械强度的影响因素 236

9.4.1 钎料量对接头剪切强度的影响 236

9.4.2 与熔化钎料接触时间对接头剪切强度的影响 237

9.4.3 焊接温度对接头剪切强度的影响 237

9.4.4 接头厚度/间隙对焊点剪切强度的影响 238

9.4.5 接头强度随钎料合金成分和基体金属的变化 239

9.4.6 接头的蠕变强度 240

9.5 焊接接头三要素与焊点可靠性 241

9.5.1 焊点可靠性的影响因素 241

9.5.2 可焊性对焊点可靠性的影响 243

9.5.3 可焊性的存储期试验及其方法 244

9.6 焊点可靠性评估方法 247

思考题 248

参考文献 249

跋 251

第1章 现代电子装联工艺规范及标准体系概论 1

1.1 电子制造中的工艺技术、规范与标准 2

1.1.1 电子制造中的工艺技术 2

1.1.2 工艺规范和标准 3

1.1.3 加速我国电子制造工艺规范和工艺标准的完善 5

1.2 国际上电子制造领域最具影响力的标准组织及其标准 6

1.2.1 IPC及IPC标准 6

1.2.2 其他国际标准 18

1.3 国内有关电子装联工艺标准 20

1.3.1 国家标准和国家军用标准 20

1.3.2 行业标准 21

思考题 22

第2章 电气电子产品受限有害物质及清洁度规范和标准 23

2.1 概述 24

2.2 受限制的物质 24

2.2.1 石棉 24

2.2.2 偶氮胺 25

2.2.3 镉化合物 26

2.2.4 铅化合物 27

2.2.5 六价铬（VI）和汞化合物 29

2.2.6 二恶英和呋喃 30

2.2.7 氯化有机载体、（溴化）阻燃剂及甲醛 30

2.2.8 有机锡化合物和短链氯化石蜡（SCCP） 32

2.2.9 多氯联苯（PCBs）和聚氯乙稀（PVC） 32

2.2.10 消耗臭氧物质（ODS）和易挥发有机化合物（VOC） 33

2.3 欧盟WEEE/RoHS指令解析 34

2.3.1 废弃电机和电子产品的收集、处理、回收再生利用和再利用 34

2.3.2 RoHS指令限制有害物质在电子电机产品制造过程中使用 34

2.3.3 WEEE和RoHS指令涵盖的电子电机产品种类 35

2.3.4 对“制造商”和“零售商”的回收责任规定 35

2.3.5 制造商的定义 35

2.3.6 产品设计 36

2.3.7 WEEE处理 36

2.3.8 回收率的目标 36

2.3.9 执行WEEE标示方案 37

2.4 清洁度规范和标准 37

2.4.1 清洁度检测方法 37

2.4.2 IPC清洁度标准 38

2.4.3 印制电路板的清洁度 39

2.4.4 印制电路组装件（PCBA）的清洁度 40

思考题 42

第3章 电子元器件对电子装联工艺的适应性要求及验收标准 43

3.1 电子元器件 44

3.1.1 概述 44

3.1.2 电子元件的种类及其主要特性 45

3.1.3 电子器件常用种类及其主要特性 52

3.1.4 集成电路（IC） 54

3.1.5 国标GB/T 3430—1989半导体集成电路命名方法 57

3.2 电子元器件引脚（电极）材料及其可焊性涂镀层 58

3.2.1 电子元器件引脚（电极）材料 58

3.2.2 电子元器件引脚（电极）可焊性镀层 60

3.3 元器件引脚老化及其试验 65

3.3.1 电子元器件引脚（电极）材料和镀层的腐蚀现象 65

3.3.2 元器件引脚老化及老化性试验的目的和标准 67

3.4 元器件引脚的可焊性试验及其试验标准 68

3.4.1 元器件引脚的可焊性试验 68

3.4.2 元器件引脚可焊性试验标准 69

思考题 72

第4章 电子装联用钎料、助焊剂及焊膏的性能要求及验收标准 73

4.1 概述 74

4.1.1 电子装联用辅料的构成 74

4.1.2 电子装联用钎料、助焊剂及焊膏所用标准体系 74

4.2 钎料 75

4.2.1 钎料的定义和分类 75

4.2.2 锡、铅及锡铅钎料 75

4.2.3 工程用锡铅钎料相图及其应用 76

4.2.4 锡铅系钎料的特性及应用 78

4.2.5 锡铅钎料中的杂质及其影响 80

4.2.6 无铅焊接用钎料合金 84

4.2.7 有铅、无铅波峰焊接常用钎料合金性能比较 88

4.3 电子装联用助焊剂 89

4.3.1 助焊剂在电子产品装联中的应用 89

4.3.2 助焊剂的作用及作用机理 90

4.3.3 助焊剂应具备的技术特性 93

4.3.4 助焊剂的分类 96

4.3.5 在焊接中如何评估和选择助焊剂 100

4.4 再流焊接用焊膏 102

4.4.1 定义和特性 102

4.4.2 焊膏中常用的钎料合金成分及其种类 103

4.4.3 焊膏中常用的钎料合金的特性 105

4.4.4 钎料合金粉选择时应注意的问题 107

4.4.5 焊膏中的糊状助焊剂 107

4.4.6 焊膏中糊状助焊剂各组成部分的作用及作用机理 108

4.4.7 焊膏的应用特性 111

4.4.8 无铅焊膏应用的工艺性问题 112

4.4.9 如何选择和评估焊膏 113

思考题 114

第5章 电子装联用胶类及溶剂的特性要求及其应用 116

5.1 概述 117

5.1.1 黏接的定义和机理 117

5.1.2 胶黏剂的分类 118

5.1.3 胶黏剂的选择 119

5.2 电子装联用胶类及溶剂 120

5.2.1 电子装联用胶类 120

5.2.2 在电子装联中胶类及溶剂的工艺特征 120

5.2.3 电子装联用胶类和溶剂的引用标准 121

5.3 合成胶黏剂 121

5.3.1 合成胶黏剂的分类 121

5.3.2 合成胶黏剂的组成及其特性 122

5.4 贴片胶（贴装胶、红胶） 123

5.4.1 贴片胶的特性和分类 123

5.4.2 热固化贴片胶 127

5.4.3 光固化及光热固化贴片胶 127

5.5 其他胶黏剂 128

5.5.1 导电胶 128

5.5.2 插件胶 129

5.5.3 定位密封胶 129

思考题 130

第6章 电子装联对PCB的质量要求及验收标准 131

6.1 印制板及其应用 132

6.1.1 印制板概论 132

6.1.2 印制板的相关标准 137

6.2 刚性覆铜箔板的主要热特性及其对成品印制板质量的影响 138

6.2.1 刚性覆铜箔板在印制板中的作用及其发展 138

6.2.2 刚性CCL的主要热特性及其对成品印制板质量的影响 138

6.3 印制板的可焊性涂层选择要求及验收 142

6.3.1 印制板的可焊性影响因素及可焊性涂层 142

6.3.2 对印制板可焊涂层的工艺质量要求及验收标准 144

6.3.3 印制板的可焊性试验 149

6.4 印制板的质量要求和验收标准 150

6.4.1 概述 150

6.4.2 外观特性 151

6.4.3 多层印制板（MLB） 162

6.4.4 印制板的包装和储存 163

思考题 163

第7章 电子装联机械装配工艺规范及验收标准 165

7.1 电子装联机械装配的理论基础 166

7.1.1 电子机械装配工艺过程的目的和内容 166

7.1.2 机械装配精度要求 166

7.1.3 装配精度与零件加工精度的关系 167

7.1.4 尺寸链原理的基本概念 167

7.2 机械装配方法（解装配尺寸链） 171

7.2.1 装配方法分类 171

7.2.2 完全互换法（极大极小法或称极值法） 172

7.2.3 不完全互换法（概率法） 176

7.2.4 分组装配法（分组互换法） 181

7.2.5 修配法 182

7.2.6 调整法 183

7.3 电子组件机械装配通用工艺规范及验收标准 183

7.3.1 电子组件的机械装配 183

7.3.2 电子组件机械装配通用工艺规范 184

7.4 印制电路组件（PCBA）机械组装工艺规范及验收标准 186

7.4.1 印制电路组件（PCBA）机械组装工艺规范 186

7.4.2 元件安装 188

7.4.3 印制电路组件（PCBA）机械组装质量验收标准 190

思考题 190

第8章 焊接、压接及绕接工艺规范及验收标准 192

8.1 焊接 193

8.1.1 概论 193

8.1.2 接合机理的一般理论 194

8.1.3 扩散 199

8.1.4 界面的金属状态 202

8.1.5 焊接工艺规范和标准 205

8.1.6 基于IPC-A-610的焊接工艺规范及验收标准 206

8.2 压接连接技术 212

8.2.1 压接连接的定义及其应用 212

8.2.2 压接连接机理 214

8.2.3 压接连接的工艺规范及标准文件 215

8.2.4 压接连接工艺规范要求及控制 215

8.3 绕接连接技术 216

8.3.1 绕接连接的定义和应用 216

8.3.2 绕接连接的原理 216

8.3.3 绕接的优缺点 218

8.3.4 影响绕接连接强度的因素 219

8.3.5 绕接连接的工艺规范及标准文件 220

8.3.6 基于IPC-A-610的绕接工艺规范及验收标准 220

思考题 224

第9章 电子装联手工软钎接工艺规范及其验收标准 225

9.1 电子装联手工焊接概论 226

9.1.1 电子装联手工焊接简介 226

9.1.2 电子装联手工焊接参考工艺标准 226

9.2 电子装联手工焊接工具——电烙铁 227

9.2.1 烙铁基本概论 227

9.2.2 电烙铁的基本特性 228

9.2.3 电烙铁的应用工艺特性 232

9.3 用电烙铁进行手工焊接时的操作规范 234

9.3.1 电烙铁手工焊接的温度特性 234

9.3.2 有铅电烙铁手工焊接的操作规范 235

9.3.3 无铅电烙铁手工焊接的操作规范 237

9.3.4 手工焊接的物理化学过程对工艺规范参数的影响 242

9.4 基于IPC-A-610的电子手工组装工艺规范及验收标准 244

9.4.1 导体 244

9.4.2 引线在接线柱上放置规范 245

9.4.3 接线柱焊接规范 246

9.4.4 引线/导线与塔形和直针形接线柱的连接 247

9.4.5 引线/导线在双叉形接线柱上的连接 248

9.4.6 槽形接线柱的连接 251

9.4.7 穿孔形接线柱的连接 251

9.4.8 钩形接线柱的连接 252

9.4.9 焊料杯接线柱的连接 254

9.4.10 接线柱串联连接 255

思考题 255

第10章 THT装联工艺规范及验收标准 256

10.1 THT及波峰焊接 257

10.1.1 THT及面临的挑战 257

10.1.2 波峰焊接的定义和优点 257

10.2 THC/THD通孔安放工艺规范及波峰焊接验收标准 259

10.2.1 ANSI/J-STD-001和IPC-A-610 259

10.2.2 关于ANSI/J-STD-001和IPC-A-610标准 259

10.2.3 对ANSI/J-STD-001和IPC-A-610标准的评价 260

10.3 THT元器件安装工艺规范 260

10.3.1 安装引线成形工艺规范 260

10.3.2 在PCB支撑孔上进行THC/THD安放时的工艺规范 262

10.3.3 在PCB非支撑孔上进行THC/THD安放时的工艺规范 266

10.3.4 元器件的固定 267

10.4 基于IPC-A-610的支撑孔焊接工艺要求及验收标准 269

10.4.1 支撑孔的焊接 269

10.4.2 支撑孔与子母板的安装 272

10.5 基于IPC-A-610的非支撑孔焊接工艺要求及验收标准 273

思考题 275

第11章 SMT装联工艺规范及验收标准 277

11.1 如何评估再流焊接焊点的完整性 278

11.2 相关SMT装联标准概要 279

11.2.1 与SMT装联工艺相关的标准文件 279

11.2.2 PCBA再流焊接质量控制标准 280

11.2.3 术语和定义 281

11.3 黏合剂（红胶）固定 282

11.3.1 元器件黏接 282

11.3.2 黏接的机械强度 282

11.4 再流焊接焊点的工艺规范及验收要求 283

11.4.1 仅底部有可焊端的片式元器件 283

11.4.2 具有1、3或5个侧面可焊端的矩形或方形SMC/SMD 283

11.4.3 圆柱体帽形（MELF）可焊端 285

11.4.4 城堡形可焊端 286

11.4.5 扁平、L形和鸥翼形引脚 286

11.4.6 圆形或扁圆（精压）鸥翼形引脚 288

11.4.7 J形引脚 289

11.4.8 垛形/I形连接 289

11.4.9 扁平焊片引脚 290

11.4.10 仅有底部可焊端的高外形元件 291

11.4.11 内弯L形带状引线 292

11.4.12 表面组装面阵列封装器件（BGA） 293

11.4.13 底部端子元器件（BTC） 296

11.4.14 具有底部散热面端子的元器件 297

11.4.15 平头柱连接 298

11.4.16 特殊SMT端子 299

11.4.17 表面贴装连接器 299

思考题 299

第12章 电子整机总装工艺规范及验收标准 301

12.1 电子设备整机系统组成 302

12.1.1 电子设备的结构组成 302

12.1.2 电子产品整机的总装和结构特点 302

12.1.3 安装导线的分段、敷设和固定 303

12.1.4 采用大规模集成电路的装配单元和整机的安装结构 304

12.2 电子整机总装场地作业环境要求 306

12.2.1 名词定义及引用标准 306

12.2.2 电子装联作业场地的物理环境要求 306

12.2.3 电子装联工作场地的静电防护要求 309

12.3 电子整机总装工艺概述 311

12.3.1 总装工艺及其技术要求 311

12.3.2 电子产品整机总装工艺的基本原则和要求 311

12.3.3 电子产品整机总装的主要工艺作业内容 312

12.3.4 电子产品整机总装质量的主要验收标准 312

12.4 电子产品整机的结构件装配作业内容和工艺规范 313

12.4.1 螺钉紧固作业及工艺规范 313

12.4.2 紧固件螺母和垫圈的作用和规范 318

12.4.3 铆接作业及工艺规范 319

12.5 电子产品整机的线束制作和对布线的要求 321

12.5.1 线束的分类和作用 321

12.5.2 线束的制造工序 321

12.5.3 布线的选用和特性要求 322

12.6 基于IPC-A-610的线束制作规范及验收标准 325

12.6.1 线束固定——概述 325

12.6.2 线束固定——连扎 325

12.6.3 布线 326

思考题 328

第13章 电子产品的可靠性和环境试验 329

13.1 电子设备可靠性的基本概念 330

13.1.1 电子设备可靠性的定义及其要素 330

13.1.2 电子产品可靠性的形成及可靠性增长 331

13.1.3 现代电子装联工艺中的可靠性问题 331

13.1.4 电子产品的可靠性和环境试验涉及的工艺规范及标准文件 332

13.2 可靠性试验 333

13.2.1 环境条件试验 333

13.2.2 气候、温度环境试验 334

13.2.3 力学环境试验 337

13.3 电子产品的老练实验 339

13.3.1 基本描述 339

13.3.2 常温老练 339

13.3.3 应力条件下的老练 340

13.4 表面组装焊点失效分析和可靠性试验 340

13.4.1 概述 340

13.4.2 SMT焊点的可靠性和失效 341

13.4.3 统计失效分布概念 341

13.4.4 SMT焊点的可靠性试验 342

13.4.5 其他试验 342

13.4.6 性能试验方法 343

思考题 346

参考文献 347 2100433B