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