現(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)

前言

質(zhì)量意味著能夠滿足顧客的需要，從而使顧客滿意的產(chǎn)品特征；同時，質(zhì)量也意味著免于不良。這是兩項(xiàng)對質(zhì)量的基本定義。隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展，環(huán)保問題越來越突出，各國都對環(huán)保越來越重視，顧客對環(huán)保的要求越來越高。一方面，科技的進(jìn)步在創(chuàng)造財富、改善人們生活的同時，產(chǎn)生了大量的污染，給人們生活和身體健康造成相當(dāng)大的危害；另一方面，人們不斷追求高品質(zhì)的生活，尤其電子產(chǎn)品已成為日常生活中不可或缺的工具，．電子產(chǎn)品中的有害物質(zhì)減少或消除勢在必行。歐盟、美國、日本及中國相繼立法，限制電子產(chǎn)品中有害物質(zhì)的使用，并已陸續(xù)實(shí)施。滿足RoHS要求無疑是質(zhì)量的一項(xiàng)最基本的要求。本書作者長期從事電子裝聯(lián)焊接技術(shù)的研究，有著豐富的理論造詣和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，始終走在電子裝聯(lián)技術(shù)研究和應(yīng)用的最前列。在電子裝聯(lián)無鉛化轉(zhuǎn)換中，它無疑也是技術(shù)的先驅(qū)和開拓者。中興通訊是國家“走出去”戰(zhàn)略的優(yōu)秀企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品出口到全球各個國家，尤其在歐美和日本比例較大。由于市場的需求，中興通訊在國內(nèi)最先實(shí)施無鉛轉(zhuǎn)換。無鉛化焊接技術(shù)不是簡單的無鉛化處理，而是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。它包括無鉛波峰焊接、無鉛再流焊接及無鉛人工焊接，和有鉛焊接相比發(fā)生了重大變化，涉及物理學(xué)、化學(xué)、金屬學(xué)、電氣學(xué)、材料力學(xué)等，通過影響可焊性、焊接部腐蝕和焊接強(qiáng)度，最終影響焊接的可靠性。同時，生產(chǎn)過程中工藝設(shè)備的兼容性、工藝的可靠性、產(chǎn)能、各種器件引腳表面的涂覆層、焊接爐的熱穩(wěn)定性、加熱溫度曲線的設(shè)定，以及怎樣使PCB的溫度均勻分布等問題，也給無鉛焊接技術(shù)的理論分析和工藝實(shí)踐增加了相當(dāng)大的難度。而無鉛化轉(zhuǎn)換更是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它涉及各個方面的協(xié)調(diào)和配合，包括材料檢測和選擇、供應(yīng)商的認(rèn)證和培訓(xùn)、更換工藝和生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)計劃和管理、倉儲、市場預(yù)測、工程師和生產(chǎn)工人的培訓(xùn)等。在轉(zhuǎn)換階段，有鉛和無鉛生產(chǎn)并存，有些產(chǎn)品有鉛、有些產(chǎn)品無鉛，或有些元器件有鉛、有些元器件無鉛，稍有不慎，就會造成混亂，影響質(zhì)量。而且這種配合和協(xié)同并不僅在一個企業(yè)內(nèi)部，而是在一個整體供應(yīng)鏈上；不僅在一個國家，而且在全球范圍內(nèi)。這種協(xié)同和配合最終需要無鉛焊接技術(shù)在理論上的研究和實(shí)踐上的創(chuàng)新才能滿足對可靠性和質(zhì)量的要求。本書從無鉛化組裝、無鉛焊接技術(shù)、無鉛焊點(diǎn)質(zhì)量控制等方面全面介紹了無鉛化技術(shù)，是一本既具有理論意義又極具實(shí)踐價值的經(jīng)典之作。作者結(jié)合自己從事無鉛化的實(shí)踐和研究心得，編寫這本《現(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》，無疑為中國電子產(chǎn)品無鉛化的技術(shù)革命進(jìn)程做出了重要貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》從生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對電子產(chǎn)品無鉛制程中的一些典型問題展開討論，并采用大量來自業(yè)界生產(chǎn)實(shí)踐的典型真實(shí)案例進(jìn)行輔助說明，圖文并茂，讓從事電子制造的工藝工程師們面對這些問題時，不僅知道如何去處理，還懂得為什么要這樣處理。無鉛電子制造正成為電子產(chǎn)業(yè)中的大趨勢，各企業(yè)都將其視為提高競爭力和擴(kuò)大市場份額的有效手段。然而要實(shí)現(xiàn)這一過程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在無鉛生產(chǎn)實(shí)施過程中將遇到許多陌生的應(yīng)用性技術(shù)問題?！　　冬F(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》主要面向從事電子產(chǎn)品組裝的工藝工程師、質(zhì)量工程師、物料工程師及相關(guān)的管理工程師，對生產(chǎn)現(xiàn)場的操作者也有很好的參考價值。

書籍目錄

第1章概論1.1 鉛污染的危害1.1.1 鉛污染的形成1.1.2 對人類健康的危害1.2 電子產(chǎn)品無鉛化組裝必須關(guān)注的問題1.2.1 全面實(shí)施有鉛向無鉛的轉(zhuǎn)換是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程1.2.2 現(xiàn)代電子產(chǎn)品組裝無鉛化的核心是無鉛焊接1.3 無鉛釬料合金1.3.1 無鉛釬料合金的定義1.3.2 評價無鉛釬料合金應(yīng)用性能的標(biāo)準(zhǔn)1.3.3 實(shí)用的無鉛釬料合金1.4 無鉛助焊劑1.4.1 無鉛焊接對助焊劑的要求1.4.2 無鉛焊接用助焊劑應(yīng)具備的特性1.4.3 無鉛助焊劑應(yīng)用時需要關(guān)注的主要性能與可靠性指標(biāo)1.4.4 助焊劑在焊接中所起的作用1.4.5 助焊劑在焊接中的作用機(jī)理1.5 無鉛焊膏1.5.1 何謂無鉛焊膏1.5.2 無鉛焊膏的特點(diǎn)1.5.3 無鉛焊膏的主要成分及其作用1.5.4 如何選擇和評估無鉛焊膏1.5.5 無鉛失活焊膏1.6 無鉛電子元器件1.6.1 無鉛電子元器件的定義1.6.2 電子元器件無鉛化面臨的挑戰(zhàn)1.6.3 對無鉛電子元器件焊接的工藝性要求1.7 PCB基材及其金屬涂覆層的無鉛化1.7.1 PCB基材無鉛化中的主要問題1.7.2 無鉛PCB基材的選擇要求1.7.3 PCB焊盤可焊性鍍層的無鉛化第2章無鉛焊接連接的界面理論2.1 電子裝聯(lián)概述2.1.1 電子裝聯(lián)的基本概念2.1.2 軟焊接在電子裝聯(lián)工藝中的地位2.1.3 軟焊接技術(shù)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域及其影響2.2 軟焊接原理——冶金連接2.2.1 冶金連接2.2.2 釬料及軟釬接2.2.3 電子互連焊接機(jī)理2.2.4 釬料的潤濕作用2.2.5 擴(kuò)散2.3 界面的金屬狀態(tài)2.3.1 界面層的金屬組織2.3.2 合金層（金屬間化合物）的形成2.3.3 毛細(xì)現(xiàn)象2.3.4 界面層的結(jié)晶和凝固2.4 界面反應(yīng)和組織2.4.1 Sn基釬料合金和Cu的界面反應(yīng)2.4.2 Sn基釬料合金和Ni的界面反應(yīng)2.4.3 Sn基釬料合金和Ni／Au鍍層的冶金反應(yīng)2.4.4 Sn基釬料合金和Pd及Ni／Pd／Au涂覆層的冶金反應(yīng)2.4.5 Sn基釬料合金和Fe基合金的界面反應(yīng)2.4.6 Sn基釬料和被OSP保護(hù)金屬的界面反應(yīng)第3章無鉛波峰焊接技術(shù)3.1 波峰焊接技術(shù)的進(jìn)化和無鉛應(yīng)用3.1.1 波峰焊接技術(shù)的進(jìn)化3.1.2 無鉛波峰焊接的技術(shù)特點(diǎn)3.2 無鉛波峰焊接設(shè)備技術(shù)3.2.1 適宜于無鉛波峰焊接工藝的設(shè)備技術(shù)3.2.2 無鉛波峰焊接設(shè)備技術(shù)的新發(fā)展3.3 無鉛波峰焊接工藝過程控制3.3.1 傳統(tǒng)波峰焊接工藝過程控制理論的局限性3.3.2 新的波峰焊接工藝過程控制理論要點(diǎn)3.3.3 波峰焊接機(jī)器參數(shù)3.3.4 無鉛波峰焊接工藝設(shè)定參數(shù)及其優(yōu)化3.3.5 波峰焊接工藝過程記錄參數(shù)3.4 無鉛波峰焊接工藝質(zhì)量控制3.4.1 無鉛波峰焊接工藝質(zhì)量控制中應(yīng)關(guān)注的問題3.4.2 無鉛波峰焊接工藝質(zhì)量控制要素3.5 影響無鉛波峰焊接焊點(diǎn)質(zhì)量的因素3.5.1 無鉛波峰焊接的主要缺陷現(xiàn)象3.5.2 影響無鉛波峰焊接焊點(diǎn)質(zhì)量的因素第4章無鉛再流焊接技術(shù)4.1 無鉛再流焊接技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)4.1.1 無鉛應(yīng)用推動了再流焊接技術(shù)的進(jìn)步4.1.2 無鉛再流焊接的技術(shù)特點(diǎn)4.2 無鉛再流焊接設(shè)備技術(shù)及其發(fā)展4.2.1 無鉛再流焊接設(shè)備技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)4.2.2 無鉛再流焊接設(shè)備加熱技術(shù)的發(fā)展4.2.3 無鉛汽相再流焊接（VPS）4.3 無鉛再流焊接工藝技術(shù)4.3.1 無鉛再流焊接的物理化學(xué)過程4.3.2 無鉛再流焊接工藝參數(shù)4.3.3 再流焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化4.4 無鉛再流焊接焊點(diǎn)缺陷4.4.1 無鉛再流焊接缺陷的主要類型4.4.2 影響無鉛再流焊接焊點(diǎn)質(zhì)量的因素第5章無鉛手工焊接技術(shù)5.1 無鉛手工焊接技術(shù)所面臨的問題5.2 無鉛釬料合金的手工焊接工藝5.2.1 無鉛手工焊接在現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝中的意義5.2.2 無鉛手工焊接的物理.化學(xué)過程及要求5.3 無鉛手工焊接工具5.3.1 無鉛手工焊接工具的特性5.3.2 電烙鐵分類5.3.3 電烙鐵的選擇5.3.4 無鉛手工焊接電烙鐵頭溫度的選擇5.4 影響無鉛手工焊接效果的因素5.4.1 無鉛釬料絲的選擇5.4.2 助焊劑的考慮5.4.3 優(yōu)化熱傳遞5.5 無鉛手工焊接工藝過程控制5.5.1 無鉛手工焊接的基本過程5.5.2 無鉛手工焊接工藝參數(shù)控制5.6 無鉛手工焊接中的工藝性缺陷及其對策第6章有鉛.無鉛混合組裝的工藝問題6.1 由有鉛向無鉛轉(zhuǎn)換中所面臨的工藝問題6.1.1 轉(zhuǎn)換早期的有鉛焊端對于鉛釬料的混用6.1.2 轉(zhuǎn)換中.后期的無鉛焊端對有鉛釬料的混用6.2 無鉛.有鉛混用的分類和組合6.2.1 混用中的引腳焊端涂覆層6.2.2 無鉛.有鉛混用的幾種常見形式6.2.3 無鉛.有鉛混用對焊點(diǎn)質(zhì)量的影響6.3 無鉛.有鉛混用的工藝性分析6.3.1 高溫對元器件的不利影響6.3.2 電氣可靠性6.3.3 混合組裝的返修工藝問題6.3.4 焊膏與BGA／CSP焊球的相容性6.3.5 爐溫曲線與控制問題6.4 有鉛.無鉛混合組裝的可行性評估6.4.1 焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度6.4.2 分層剝離（Lift-off）現(xiàn)象第7章無鉛焊點(diǎn)的主要缺陷現(xiàn)象和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7.1 概述7.2 無鉛焊接典型缺陷分析及質(zhì)量要求7.2.1 共性的缺陷分析及其質(zhì)量要求7.2.2 無鉛波峰焊接特有的缺陷現(xiàn)象及其質(zhì)量要求7.2.3 無鉛再流焊接缺陷分析及其質(zhì)量要求7.3 無鉛焊接焊點(diǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)第8章虛焊和冷焊8.1 概述8.2 虛焊和冷焊的異同8.2.1 相似性8.2.2 差異性及物理定位8.3 虛焊8.3.1 定義和特征8.3.2 焊接中金屬間化合物的生成8.3.3 虛焊發(fā)生的機(jī)理8.3.4 影響虛焊的因素8.4 冷焊8.4.1 定義和特征8.4.2 機(jī)理8.4.3 冷焊焊點(diǎn)的判據(jù)8.4.4 冷焊焊點(diǎn)缺陷程度分析8.4.5 誘發(fā)冷焊的原因及其抑制對策第9章無鉛再流焊接的爆板、分層現(xiàn)象9.1 概述9.2 爆板、分層現(xiàn)象的特征9.2.1 現(xiàn)象特征9.2.2 爆板沿厚度方向的分布9.3 分層和爆板的定義9.4 影響分層.爆板的因素9.4.1 有揮發(fā)物的形成源是產(chǎn)生分層.爆板的必要條件9.4.2 PP與銅箔面黏附力差是產(chǎn)生分層.爆板的充分條件9.4.3 再流焊接溫度選擇不適是分層.爆板的誘發(fā)因素9.4.4 可揮發(fā)物逃逸不暢是分層.爆板的助長因素9.5 分層.爆板發(fā)生的機(jī)理9.5.1 分層發(fā)生的機(jī)理9.5.2 爆板發(fā)生的機(jī)理9.6 預(yù)防分層.爆板的對策9.6.1 根除爆板發(fā)生的必要條件9.6.2 抑制爆板發(fā)生的充分條件9.6.3 改善大銅箔面的透氣性第10章無鉛焊接中焊盤.焊緣起翹及芯片變形10.1 無鉛焊接過程中的凝固過程10.2 起翹.剝離及對策10.2.1 起翹的定義及研究動向10.2.2 起翹現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理10.2.3 從起翹發(fā)生的機(jī)理看抑制的對策10.3 PBGA封裝體翹曲及其對傳統(tǒng)MSL分級的影響10.3.1 背景10.3.2 PBGA封裝體翹曲發(fā)生的機(jī)理10.3.3 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的不足10.3.4 B.T.Vaccaro等人的研究試驗(yàn)結(jié)論第11章無鉛再流焊接中PBGA.CSP焊點(diǎn)空洞和球窩缺陷11.1 概述11.2 無鉛焊接中PBGA.CSP焊點(diǎn)的空洞11.2.1 PBGA.CSP焊點(diǎn)中空洞的分類及物理特征11.2.2 空洞的影響因素11.2.3 空洞的形成機(jī)理11.2.4 空洞的檢測和控制11.2.5 空洞是問題嗎11.3 無鉛焊接中PBGA.CSP焊點(diǎn)的球窩現(xiàn)象11.3.1 球窩現(xiàn)象的表現(xiàn)11.3.2 球窩的分類和形位特征11.3.3 在再流焊接過程中與球窩相關(guān)事件的研究11.3.4 球窩發(fā)生的機(jī)理11.3.5 球窩的危害11.3.6 球窩的抑制措施第12章電子產(chǎn)品無鉛制程的可靠性問題與失效分析12.1 電子產(chǎn)品無鉛制程的可靠性評估12.1.1 電子產(chǎn)品無鉛制程可靠性概述12.1.2 電子產(chǎn)品無鉛制程對環(huán)境的適應(yīng)性12.2 無鉛焊點(diǎn)的可靠性問題12.2.1 影響無鉛焊點(diǎn)可靠性的因素12.2.2 無鉛焊點(diǎn)工藝可靠性設(shè)計12.2.3 無鉛焊點(diǎn)的可靠性評估12.2.4 無鉛電子產(chǎn)品長期工作的可靠性問題12.3 焊點(diǎn)失效分析基礎(chǔ)12.3.1 名詞及定義12.3.2 失效分析的目的和失效率曲線12.3.3 失效分析的層次和原則12.3.4 失效分析方法12.3.5 焊點(diǎn)的主要失效模式12.3.6 焊點(diǎn)的失效機(jī)理12.4 批量生產(chǎn)中無鉛焊點(diǎn)失效特點(diǎn)及案例分析12.4.1 無鉛焊點(diǎn)失效的特有現(xiàn)象12.4.2 SMT／THT混合組裝無鉛波峰焊接的可靠性問題12.4.3 批量生產(chǎn)中無鉛焊點(diǎn)失效案例分析12.5 無鉛焊點(diǎn)的可靠性試驗(yàn)12.5.1 無鉛焊點(diǎn)可靠性試驗(yàn)的目的12.5.2 試驗(yàn)分類和檢測技術(shù)的適用性12.5.3 主要的試驗(yàn)內(nèi)容和方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　概論1.1　鉛污染的危害1.1.2　對人類健康的危害據(jù)2002年7月15日中國政策科學(xué)研究會研究會鉛防治問題研究組、中國醫(yī)學(xué)促進(jìn)會、婦兒醫(yī)療保健委員會、北京兒童醫(yī)院、北京晚報發(fā)表的“零鉛工程”調(diào)查報告指出，我國曾對9省19個城市的6502個3－5歲幼兒靜脈血進(jìn)行血鉛測定，結(jié)果顯示兒童血鉛濃度的總體均值為88.3ug/L，有近30％的幼兒血鉛超過國際公認(rèn)的兒童鉛中毒水平。

編輯推薦

《現(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》由電子工業(yè)出版社出版。中興通訊股份有限公司的工藝專家樊融融研究員，以其深厚的理論功底，多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，主導(dǎo)了中興通訊公司技術(shù)層面的無鉛化進(jìn)程，并將其研究和實(shí)踐成果編著成《現(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》，以供同行參考學(xué)習(xí)?！冬F(xiàn)代電子裝聯(lián)無鉛焊接技術(shù)》涉及了無鉛化過程的各個要素，基本涵蓋了電子組裝的全過程。從理論上闡述了軟釬焊的機(jī)理和影響因素，列舉了大量的數(shù)據(jù)和圖片。特別值得稱道的是，作者借鑒了國際先進(jìn)公司的做法和自己長期身體力行的實(shí)踐對焊接技術(shù)、工藝技術(shù)、焊接材料、焊接缺陷及解決方法進(jìn)行了詳盡論述，使本書具有很強(qiáng)的可讀性和實(shí)際指導(dǎo)意義，是一本具有很高價值的電子無鉛化組裝技術(shù)的參考書。相信本書的出版一定會對中國電子產(chǎn)品的無鉛化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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