第一部分 工艺基础

第1章 概述

1.1 电子组装技术的发展

1.2 表面组装技术

1.2.1 元器件封装形式的发展

1.2.2 印制电路板技术的发展

1.2.3 表面组装技术的发展

1.3 表面组装基本工艺流程

1.3.1 再流焊接工艺流程

1.3.2 波峰焊接工艺流程

1.4 表面组装方式与工艺路径

1.5 表面组装技术的核心与关键点

1.6 表面组装元器件的焊接

案例1 QFN的桥连

案例2 BGA的球窝与开焊

1.7 表面组装技术知识体系

第2章 焊接基础

2.1 软釬焊工艺

2.2 焊点与焊锡材料

2.3 焊点形成过程及影响因素

2.4 润湿

2.4.1 焊料的表面张力

2.4.2 焊接温度

2.4.3 焊料合金元素与添加量

2.4.4 金属在熔融Sn合金中的溶解率

2.4.5 金属间化合物

2.5 相位图和焊接

2.6 表面张力

2.6.1 表面张力概述

2.6.2 表面张力起因

2.6.3 表面张力对液态焊料表面外形的影响

2.6.4 表面张力对焊点形成过程的影响

案例3 片式元件再流焊接时焊点的形成过程

案例4 BGA再流焊接时焊点的形成过程

2.7 助焊剂在焊接过程中的作用行为

2.7.1 再流焊接工艺中助焊剂的作用行为

2.7.2 波峰焊接工艺中助焊剂的作用行为

案例5 OSP板采用水基助焊剂波峰焊时漏焊

2.8 可焊性

2.8.1 可焊性概述

2.8.2 影响可焊性的因素

2.8.3 可焊性测试方法

2.8.4 润湿称量法

2.8.5 浸渍法

2.8.6 铺展法

2.8.7 老化

第3章 焊料合金、微观组织与性能

3.1 常用焊料合金

3.1.1 Sn－Ag合金

3.1.2 Sn－Cu合金

3.1.3 Sn－Bi合金

3.1.4 Sn－Sb合金

3.1.5 提高焊点可靠性的途径

3.1.6 无铅合金中常用添加合金元素的作用

3.2 焊点的微观结构与影响因素

3.2.1 组成元素

3.2.2 工艺条件

3.3 焊点的微观结构与机械性能

3.3.1 焊点（焊料合金）的金相组织

3.3.2 焊接界面金属间化合物

3.3.3 不良的微观组织

3.4 无铅焊料合金的表面形貌

第二部分 工艺原理与不良

第4章 助焊剂

4.1 助焊剂的发展历程

4.2 液态助焊剂的分类标准与代码

4.3 液态助焊剂的组成、功能与常用类别

4.3.1 组成

4.3.2 功能

4.3.3 常用类别

4.4 液态助焊剂的技术指标与检测

4.5 助焊剂的选型评估

4.5.1 桥连缺陷率

4.5.2 通孔透锡率

4.5.3 焊盘上锡饱满度

4.5.4 焊后PCB表面洁净度

4.5.5 ICT测试直通率

4.5.6 助焊剂的多元化

4.6 白色残留物

4.6.1 焊剂中的松香

4.6.2 松香变形物

4.6.3 有机金属盐

4.6.4 无机金属盐

第5章 焊膏

5.1 焊膏及组成

5.2 助焊剂的组成与功能

5.2.1 树脂

5.2.2 活化剂

5.2.3 溶剂

5.2.4 流变添加剂

5.2.5 焊膏配方设计的工艺性考虑

5.3 焊粉

5.4 助焊反应

5.4.1 酸基反应

5.4.2 氧化－还原反应

5.5 焊膏流变性要求

5.5.1 黏度及测量

5.5.2 流体的流变特性

5.5.3 影响焊膏流变性的因素

5.6 焊膏的性能评估与选型

5.7 焊膏的储存与应用

5.7.1 储存、解冻与搅拌

5.7.2 使用时间与再使用注意事项

5.7.3 常见不良

第6章 PCB表面镀层及工艺特性

6.1 ENIG镀层

6.1.1 工艺特性

6.1.2 应用问题

6.2 Im－Sn镀层

6.2.1 工艺特性

6.2.2 应用问题

案例6 镀Sn层薄导致虚焊

6.3 Im－Ag镀层

6.3.1 工艺特性

6.3.2 应用问题

6.4 OSP膜

6.4.1 OSP膜及其发展历程

6.4.2 OSP工艺

6.4.3 铜面氧化来源与影响

6.4.4 氧化层的形成程度与通孔爬锡能力

6.4.5 OSP膜的优势与劣势

6.4.6 应用问题

6.5 无铅喷锡

6.5.1 工艺特性

6.5.2 应用问题

6.6 无铅表面耐焊接性对比

第7章 元器件引脚/焊端镀层及工艺性

7.1 表面组装元器件封装类别

7.2 电极镀层结构

7.3 Chip类封装

7.4 SOP/QFP类封装

7.5 BGA类封装

7.6 QFN类封装

7.7 插件类封装

第8章 焊膏印刷与常见不良

8.1 焊膏印刷

8.2 印刷原理

8.3 影响焊膏印刷的因素

8.3.1 焊膏性能

8.3.2 模板因素

8.3.3 印刷参数

8.3.4 擦网/底部擦洗

8.3.5 PCB支撑

8.3.6 实际生产中影响焊膏填充与转移的其他因素

8.4 常见印刷不良现象及原因

8.4.1 印刷不良现象

8.4.2 印刷厚度不良

8.4.3 污斑/边缘挤出

8.4.4 少锡与漏印

8.4.5 拉尖/狗耳朵

8.4.6 塌陷

8.5 SPI应用探讨

8.5.1 焊膏印刷不良对焊接质量的影响

8.5.2 焊膏印刷图形可接受条件

8.5.3 0.4mm间距CSP

8.5.4 0.4mm间距QFP

8.5.5 0.4～0.5mm间距QFN

8.5.6 0201

第9章 钢网设计与常见不良

9.1 钢网

9.2 钢网制造要求

9.3 模板开口设计基本要求

9.3.1 面积比

9.3.2 阶梯模板

9.4 模板开口设计

9.4.1 通用原则

9.4.2 片式元件

9.4.3 QFP

9.4.4 BGA

9.4.5 QFN

9.5 常见的不良开口设计

9.5.1 模板设计的主要问题

案例7 模板避孔距离不够导致散热焊盘少锡

案例8 焊盘宽、引脚窄导致SIM卡移位

案例9 熔融焊锡漂浮导致变压器移位

案例10 防锡珠开孔导致圆柱形二极管炉后飞料问题

9.5.2 模板开窗在改善焊接良率方面的应用

案例11 兼顾开焊与桥连的葫芦形开窗设计

案例12 电解电容底座鼓包导致移位

案例13 超薄BGA变形导致桥连与球窝

第10章 再流焊接与常见不良

10.1 再流焊接

10.2 再流焊接工艺的发展历程

10.3 热风再流焊接技术

10.4 热风再流焊接加热特性

10.5 温度曲线

10.5.1 温度曲线的形状

10.5.2 温度曲线主要参数与设置要求

10.5.3 炉温设置与温度曲线测试

10.5.4 再流焊接曲线优化

10.6 低温焊料焊接SAC锡球的BGA混装再流焊接工艺

10.6.1 有铅焊料焊接无铅BGA的混装工艺

10.6.2 低温焊料焊接SAC锡球的混装再流焊接工艺

10.7 常见焊接不良

10.7.1 冷焊

10.7.2 不润湿

案例14 连接器引脚润湿不良现象

案例15 沉锡板焊盘不上锡现象

10.7.3 半润湿

10.7.4 渗析

10.7.5 立碑

10.7.6 偏移

案例16 限位导致手机电池连接器偏移

案例17 元器件安装底部喷出的热气流导致元器件偏移

案例18 元器件焊盘比引脚宽导致元器件偏移

案例19 片式元件底部有半塞导通孔导致偏移

案例20 不对称焊端容易导致偏移

10.7.7 芯吸

10.7.8 桥连

案例21 0.4mm QFP桥连

案例22 0.4mm间距CSP（也称μBGA）桥连

案例23 铆接锡块表贴连接器桥连

10.7.9 空洞

案例24 BGA焊球表面氧化等导致空洞形成

案例25 焊盘上的树脂填孔吸潮导致空洞形成

案例26 HDI微盲孔导致BGA焊点空洞形成

案例27 焊膏不足导致空洞产生

案例28 排气通道不畅导致空洞产生

案例29 喷印焊膏导致空洞产生

案例30 QFP引脚表面污染导致空洞产生

10.7.10 开路

10.7.11 锡球

10.7.12 锡珠

10.7.13 飞溅物

10.8 不同工艺条件下用63Sn/37Pb焊接SAC305BGA的切片

第11章 特定封装的焊接与常见不良

11.1 封装焊接

11.2 SOP/QFP

11.2.1 桥连

案例31 某板上一个0.4mm间距QFP桥连率达到75％

案例32 QFP焊盘加工尺寸偏窄导致桥连率增加

11.2.2 虚焊

11.3 QFN

11.3.1 QFN封装与工艺特点

11.3.2 虚焊

11.3.3 桥连

11.3.4 空洞

11.4 BGA

11.4.1 BGA封装类别与工艺特点

11.4.2 无润湿开焊

11.4.3 球窝焊点

11.4.4 缩锡断裂

11.4.5 二次焊开裂

11.4.6 应力断裂

11.4.7 坑裂

11.4.8 块状IMC断裂

11.4.9 热循环疲劳断裂

第12章 波峰焊接与常见不良

12.1 波峰焊接

12.2 波峰焊接设备的组成及功能

12.3 波峰焊接设备的选择

12.4 波峰焊接工艺参数设置与温度曲线的测量

12.4.1 工艺参数

12.4.2 工艺参数设置要求

12.4.3 波峰焊接温度曲线测量

12.5 助焊剂在波峰焊接工艺过程中的行为

12.6 波峰焊接焊点的要求

12.7 波峰焊接常见不良

12.7.1 桥连

12.7.2 透锡不足

12.7.3 锡珠

12.7.4 漏焊

12.7.5 尖状物

12.7.6 气孔——吹气孔/针孔

12.7.7 孔填充不良

12.7.8 板面脏

12.7.9 元器件浮起

案例33 连接器浮起

12.7.10 焊点剥离

12.7.11 焊盘剥离

12.7.12 凝固开裂

12.7.13 引线润湿不良

12.7.14 焊盘润湿不良

第13章 返工与手工焊接常见不良

13.1 返工工艺目标

13.2 返工程序

13.2.1 元器件拆除

13.2.2 焊盘整理

13.2.3 元器件安装

13.2.4 工艺的选择

13.3 常用返工设备/工具与工艺特点

13.3.1 烙铁

13.3.2 热风返修工作站

13.3.3 吸锡器

13.4 常见返修失效案例

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

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

案例36 风枪返修导致周边邻近带散热器的BGA焊点开裂

案例37 返修时加热速率太大导致BGA角部焊点桥连

案例38 手工焊接大尺寸片式电容导致开裂

案例39 手工焊接插件导致相连片式电容失效

案例40 手工焊接大热容量插件时长时间加热导致PCB分层

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

第三部分 组装可靠性

第14章 可靠性概念

14.1 可靠性定义

14.1.1 可靠度

14.1.2 MTBF与MTTF

14.1.3 故障率

14.2 影响电子产品可靠性的因素

14.2.1 常见设计不良

14.2.2 制造影响因素

14.2.3 使用时的劣化因素

14.3 常用的可靠性试验评估方法——温度循环试验

第15章 完整焊点要求

15.1 组装可靠性

15.2 完整焊点

15.3 常见不完整焊点

第16章 组装应力失效

16.1 应力敏感封装

16.2 片式电容

16.2.1 分板作业

16.2.2 烙铁焊接

16.3 BGA

第17章 使用中温度循环疲劳失效

17.1 高温环境下的劣化

17.1.1 高温下金属的扩散

17.1.2 界面劣化

17.2 蠕变

17.3 机械疲劳与温度循环

案例42 拉应力叠加时的热疲劳断裂

案例43 某模块灌封工艺失控导致焊点受到拉应力作用

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）

第18章 环境因素引起的失效

18.1 环境引起的失效

18.1.1 电化学腐蚀

18.1.2 化学腐蚀

18.2 CAF

18.3 银迁移

18.4 硫化腐蚀

18.5 爬行腐蚀

第19章 锡须

19.1 锡须概述

19.2 锡须产生的原因

19.3 锡须产生的五种基本场

19.4 室温下锡须的生长

19.5 温度循环（热冲击）作用下锡须的生长

19.6 氧化腐蚀引起的锡须生长

案例45 某产品单板上的轻触开关因锡须短路

19.7 外界压力作用下锡须的生长

19.8 控制锡须生长的建议

后记

参考文献