現代電子裝聯軟釺焊接技術

《現代電子裝聯軟釺焊接技術》是2015年電子工業出版社出版的圖書，作者是史建衛、溫粵暉。

基本介紹

• 書名：現代電子裝聯軟釺焊接技術
• 作者：史建衛、溫粵暉
• ISBN：9787121275968
• 頁數：268
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2015-12
• 開本：16開

內容簡介

本書基於對現代電子裝聯軟釺焊技術原理分析，闡明了焊接過程中潤濕鋪展與溶解擴散兩個主要過程對焊點形成的重要性，對典型群焊技術（再流焊、波峰焊）、局部焊接技術（掩膜焊、選擇焊、雷射焊、熱壓焊等）及手工焊接技術工藝特點、工作原理、製程設計與步驟、質量控制、常見焊接缺陷等進行了介紹；針對PCBA可製造性設計（DFM），從PCB加工製作、元器件選型與布局、焊盤設計、布線設計、PCBA安裝設計等方面進行了介紹，基於焊點可靠性分析，對焊點界面組織特徵及接頭形態設計提出要求，驗證了其與工藝參數之間的關聯性及對可靠性的影響，為高質量、高可靠電子組裝提供了依據和思路。

目錄

第1章 現代電子裝聯軟釺焊技術 1

1.1 概述 2

1.2 焊接與釺焊 2

1.2.1 焊接 2

1.2.2 釺焊及其分類 3

1.2.3 軟釺焊技術所涉及的學科領域及其影響 3

1.2.4 軟釺焊技術的基本分類 4

1.3 現代電子裝聯軟釺焊技術的新發展 6

1.3.1 “微焊接”技術 6

1.3.2 無鉛化焊接技術 8

思考題 11

第2章 現代電子裝聯軟釺焊原理 13

2.1 軟釺焊特點與常用術語 14

2.1.1 軟釺焊連線機理 14

2.1.2 軟釺焊工藝步驟 14

2.1.3 軟釺焊加熱方式 15

2.1.4 可焊性與潤濕性 15

2.1.5 接觸角與潤濕角 16

2.2 潤濕 16

2.2.1 固體金屬表面結構 17

2.2.2 液態釺料表面現象 17

2.2.3 潤濕及分類 19

2.2.4 楊氏方程（Young‘s Equation） 20

2.2.5 助焊劑作用下潤濕過程中的熱動力平衡 21

2.2.6 潤濕形式 22

2.2.7 潤濕性影響因素 23

2.2.8 潤濕性評定方法 27

2.2.9 常用去膜技術 28

2.3 釺料填縫過程 29

2.3.1 彎曲液面附加壓力 29

2.3.2 拉普拉斯方程（Young-Laplace） 31

2.3.3 彎曲液面對飽和蒸汽壓的影響 31

2.3.4 液態釺料毛細填縫過程 32

2.3.5 液態釺料的平衡形態 36

2.4 溶解與擴散 37

2.4.1 物質間的互溶條件與界面張力關係 37

2.4.2 基體金屬的溶解過程 37

2.4.3 釺料與基體金屬之間的擴散 43

2.5 界面反應組織 47

2.5.1 界面層結合模式 47

2.5.2 界面層金屬間化合物的形成與生長 49

2.6 釺焊接頭性能及接頭設計 53

2.6.1 釺焊接頭性能 53

2.6.2 釺焊接頭強度 53

思考題 57

第3章 現代電子裝聯軟釺焊套用材料 59

3.1 釺料合金概述及其工藝性要求 60

3.1.1 釺料合金概述 60

3.1.2 釺料合金的選擇與使用 66

3.2 助焊劑概述及其工藝性要求 69

3.2.1 助焊劑概述 69

3.2.2 助焊劑的選擇與使用 72

3.3 釺料膏概述及其工藝性要求 74

3.3.1 釺料膏概述 74

3.3.2 釺料膏的選擇與使用 75

3.4 其他釺料形態概述 76

3.4.1 釺料絲 76

3.4.2 預成型焊片 77

3.5 無鉛化兼容性問題 78

3.5.1 無鉛化PCB焊盤表面鍍層工藝要求 78

3.5.2 無鉛化元器件焊端/引腳表面鍍層工藝要求 81

3.5.3 從潤濕性評估無鉛釺料與PCB表面保護層之間的兼容性 83

3.5.4 從潤濕性評估無鉛釺料與元器件表面鍍層之間的兼容性 89

思考題 91

第4章 再流焊接技術 93

4.1 再流焊接工藝特點 94

4.2 再流焊接溫度曲線 94

4.2.1 溫度曲線的基本特徵 94

4.2.2 典型溫度曲線類型 96

4.2.3 加熱因子 96

4.2.4 頻寬與工藝視窗 98

4.2.5 溫度曲線設定影響因素 100

4.2.6 溫度曲線測試及最佳化 100

4.3 再流焊接傳熱技術 103

4.3.1 熱傳導 104

4.3.2 熱輻射 105

4.3.3 熱對流 105

4.4 紅外再流焊接技術 106

4.4.1 紅外再流焊接加熱原理 106

4.4.2 紅外再流焊接技術特點 106

4.4.3 紅外再流焊爐結構 107

4.5 熱風再流焊接技術 109

4.5.1 熱風再流焊接加熱原理 109

4.5.2 熱風再流焊接技術特點 110

4.5.3 熱風再流焊爐結構 110

4.6 紅外+熱風複合加熱再流焊接技術 112

4.6.1 紅外+熱風複合再流焊接加熱原理 112

4.6.2 紅外+熱風複合再流焊接技術特點 113

4.6.3 紅外+熱風複合再流焊爐結構 113

4.7 汽相再流焊接技術（VPS） 114

4.7.1 汽相再流焊接加熱原理 115

4.7.2 汽相再流焊接技術特點 116

4.7.3 汽相再流焊爐結構 117

4.8 再流焊爐設計參數及套用 118

4.9 無鉛再流焊接工藝技術 119

4.9.1 無鉛再流焊接工藝技術特點 119

4.9.2 無鉛化對再流焊接溫度曲線的影響 120

4.9.3 無鉛化對再流焊爐的影響 120

4.9.4 有鉛+無鉛混裝再流焊接溫度曲線設定 129

4.10 再流焊接常見缺陷及防治措施 130

4.10.1 焊點脫焊 131

4.10.2 釺料膏再流不完全 131

4.10.3 潤濕不良 132

4.10.4 墓碑 132

4.10.5 釺料珠 133

4.10.6 釺料球 134

4.10.7 橋連 134

4.10.8 元器件開裂 135

4.10.9 其他 135

思考題 136

第5章 波峰焊接技術 137

5.1 概述 138

5.1.1 波峰焊接的定義 138

5.1.2 波峰焊接的工藝特點 138

5.2 波峰焊接中的熱、力學現象 138

5.2.1 波峰焊接入口點的熱、力學現象 138

5.2.2 熱交換和釺料供給區的熱、力學現象 139

5.2.3 波峰退出點的熱、力學現象 139

5.2.4 波峰焊接過程中的溫度特性 140

5.3 波峰焊接工藝視窗 141

5.3.1 助焊劑塗覆 141

5.3.2 預熱溫度 142

5.3.3 釺料槽溫度 144

5.3.4 傳輸速度 146

5.3.5 傳輸角度 147

5.3.6 波峰高度 148

5.3.7 壓波高度 148

5.3.8 冷卻速度 149

5.4 波峰焊接設備結構及其性能評估指標 149

5.4.1 波峰焊接設備系統組成 149

5.4.2 波峰焊接設備性能評估指標 149

5.5 波峰焊接工藝過程控制 156

5.5.1 工藝過程控制的意義 156

5.5.2 基材可焊性的監控 157

5.5.3 波峰焊接設備工序能力係數（Cpk）的實時監控 157

5.5.4 助焊劑塗覆的監控 158

5.5.5 波峰焊接溫度曲線的監控 159

5.5.6 波峰焊接中釺料槽雜質污染的危害 159

5.5.7 防污染的對策 160

5.6 波峰焊接常見焊點缺陷及防治措施 163

5.6.1 虛焊 163

5.6.2 冷焊 164

5.6.3 拉尖 164

5.6.4 橋連 165

5.6.5 金屬化孔填充不良 167

5.6.6 針孔和吹孔 168

5.6.7 釺料珠和釺料球 169

5.6.8 芯吸現象 170

5.6.9 縮孔 171

思考題 171

第6章 局部焊接技術 173

6.1 掩膜波峰焊接技術 174

6.1.1 掩膜波峰焊接技術特點 174

6.1.2 掩膜板材料分類及特性 174

6.1.3 掩膜板設計技術要求 176

6.2 選擇性波峰焊接技術 176

6.2.1 選擇性波峰焊接技術特點 176

6.2.2 選擇性波峰焊接技術工藝流程 177

6.2.3 選擇性波峰焊接設備技術要求 178

6.3 其他局部焊接技術簡介 179

6.3.1 雷射焊接技術簡介 179

6.3.2 熱壓焊接技術簡介 179

6.3.3 電磁感應焊接技術簡介 180

思考題 180

第7章 手工焊接技術 181

7.1 手工焊接工藝特點 182

7.2 手工焊接物理化學過程 183

7.3 手工焊接工具 185

7.3.1 電烙鐵概述 185

7.3.2 智慧型電烙鐵的工作原理 188

7.3.3 無鉛化對電烙鐵性能的影響 189

7.3.4 電烙鐵的維護保養 190

7.4 手工焊接工藝操作規範 190

7.4.1 手工焊接工藝過程 190

7.4.2 手工焊接工藝操作要領 191

7.5 手工焊接工藝質量控制 194

7.5.1 手工焊接工藝參數要求 194

7.5.2 電烙鐵的選擇與使用 194

思考題 198

第8章 PCBA可製造性設計（DFM） 199

8.1 電子產品分類及其質量標準要求 200

8.1.1 電子產品分類 200

8.1.2 電子產品質量標準要求 200

8.2 可製造性設計（DFM）對電子產品質量的意義 201

8.3 可製造性設計（DFM）概述及主要內容 201

8.3.1 可製造性設計概述 201

8.3.2 可製造性設計內容 202

8.4 PCBA組裝方式設計 202

8.4.1 電子產品的可生產性等級 202

8.4.2 電子產品的組裝方式分類 203

8.4.3 電子產品的組裝方式選用原則 204

8.5 PCB可製作性設計 204

8.5.1 布線設計的注意事項 204

8.5.2 布線設計的基本原則 205

8.5.3 電源線與地線設計要求 205

8.5.4 導線設計要求 205

8.5.5 阻焊膜設計要求 207

8.6 PCBA可組裝性設計 209

8.6.1 基準點標記 209

8.6.2 工藝邊及傳送方向 211

8.6.3 元器件選型 211

8.6.4 元器件布局 213

8.6.5 元器件間隔 216

8.6.6 元器件焊盤設計工藝性要求 217

8.6.7 SMT工藝中的元器件焊盤設計示例 218

8.6.8 THT工藝中的元器件焊盤設計示例 220

8.6.9 其他 224

思考題 224

第9章 焊點接頭設計及其可靠性 225

9.1 電子裝聯可靠性 226

9.1.1 機械可靠性 226

9.1.2 電化學可靠性 227

9.2 焊點的界面質量模型及焊點接頭模型 228

9.2.1 軟釺焊接焊點質量對電子產品可靠性的影響 228

9.2.2 理想焊點的界面質量模型 228

9.2.3 焊點的接頭模型 229

9.3 焊接接頭結構設計對焊點可靠性的影響 230

9.3.1 焊接接頭的幾何形狀設計與強度分析 230

9.3.2 焊接接頭的幾何形狀設計與電氣特性 233

9.4 焊接接頭機械強度的影響因素 236

9.4.1 釺料量對接頭剪下強度的影響 236

9.4.2 與熔化釺料接觸時間對接頭剪下強度的影響 237

9.4.3 焊接溫度對接頭剪下強度的影響 237

9.4.4 接頭厚度/間隙對焊點剪下強度的影響 238

9.4.5 接頭強度隨釺料合金成分和基體金屬的變化 239

9.4.6 接頭的蠕變強度 240

9.5 焊接接頭三要素與焊點可靠性 241

9.5.1 焊點可靠性的影響因素 241

9.5.2 可焊性對焊點可靠性的影響 243

9.5.3 可焊性的存儲期試驗及其方法 244

9.6 焊點可靠性評估方法 247

思考題 248

參考文獻 249

跋 251