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第1章 再流焊接技术概论1

1.1 定义和特征1

1.1.1 定义1

1.1.2 特征1

1.2 再流焊接的基本工艺过程3

1.2.1 再流焊接的基本工艺过程与设备配置3

1.2.2 关键工序简介4

1.3 再流焊接设备概述6

1.3.1 对再流焊接设备的基本要求6

1.3.2 再流焊接法的演变及其特点6

1.3.3 再流焊接炉的炉型结构11

1.4 再流焊接炉的设计参数16

1.4.1 热转换效率16

1.4.2 供氮系统17

1.4.3 助焊剂挥发物的管理17

1.4.4 能源效率18

1.4.5 传送系统18

1.4.6 无铅再流焊接温度曲线18

1.4.7 热传导18

1.4.8 炉温调控能力19

1.5 如何评价再流焊接设备的性能19

1.5.1 再流焊接炉性能的表征19

1.5.2 对再流焊接设备的质量要求20

1.5.3 测试要求20

1.5.4 测试方法21

1.5.5 焊接炉温度变化曲线21

1.5.6 再流焊接炉的性能测试和评估举例21

第2章 现代再流焊接设备技术的发展26

2.1 现代再流焊接设备技术发展的驱动力26

2.1.1 无铅应用推动了再流焊接技术的进步26

2.1.2 市场对电子产品微小型化需求日益高涨的驱动26

2.2 无铅再流焊接对再流焊接炉的适用性要求27

2.2.1 无铅再流焊接需要研究解决的问题27

2.2.2 无铅再流焊接的技术特点28

2.2.3 无铅再流焊接设备技术面临的挑战30

2.3 元器件封装的高密度化对再流焊接设备的要求35

2.3.1 元器件封装的高密度化带来的问题35

2.3.2 元器件封装的高密度化对再流焊接炉的要求36

2.4 过程监控和工艺43

2.4.1 自动过程监测43

2.4.2 再流炉内的氧气浓度控制43

2.4.3 双面再流焊接44

2.4.4 柔性基板44

2.4.5 设备运行的可靠性44

2.4.6 水平强制热风对流焊接设备44

2.5 气相再流焊接（VPS）将东山再起46

2.5.1 气相再流焊接原理及应用46

2.5.2 气相再流焊接的优点47

第3章 再流焊接设备加热方式的传热效率及对BGA的适用性48

3.1 再流焊接设备加热技术的发展48

3.1.1 工程应用中基本的热量传递方式48

3.1.2 再流焊接炉常见的加热方式及特征48

3.2 再流炉加热方式的加热机理及应用效果51

3.2.1 对流（热风）加热51

3.2.2 红外线（1R）辐射加热52

3.2.3 热风加热和红外线加热的比较55

3.3 适合μBGA、CSP再流焊接的加热方式及效果评估57

3.3.1 问题的提出57

3.3.2 BGA封装形式对再流焊接效果的影响57

3.3.3 适合μBGA、CSP再流焊接加热方式的效果评估（一）60

3.3.4 适合μBGA、CSP再流焊接加热方式的效果评估（二）63

3.3.5 “IR＋热风”复合加热方式的应用工艺性67

第4章 再流焊接用焊膏68

4.1 概述68

4.1.1 定义和特性68

4.2 焊膏中常用的钎料合金成分及特性68

4.2.1 焊膏中常用的钎料合金成分68

4.2.2 焊膏中常用的钎料合金的特性70

4.3 焊膏中的糊状助焊剂72

4.3.1 焊膏中糊状助焊剂的组成及其要求72

4.3.2 糊状助焊剂各组成部分的作用及作用机理73

4.3.3 黏合剂77

4.3.4 触变剂77

4.3.5 溶剂78

4.4 焊膏的应用特性78

4.4.1 焊膏的应用特性78

4.4.2 焊膏组成及特性对应用特性的影响78

4.4.3 无铅焊膏应用的工艺性问题79

4.5 如何选择和评估焊膏80

4.5.1 选用焊膏时应注意的问题80

4.5.2 如何评估焊膏80

4.6 一种新概念焊膏——失活焊膏介绍81

4.6.1 基本概念81

4.6.2 “失活焊膏”的特性82

第5章 PCBA组装设计再流焊接的DFM要求85

5.1 PCBA再流焊接DFM要求对产品生产质量的意义85

5.1.1 概述85

5.1.2 DFM是贯彻执行相关产品焊接质量标准的前提85

5.2 对电子产品的分类及组装的质量等级和要求86

5.2.1 电子产品的性能等级86

5.2.2 电子产品的最终使用类型86

5.2.3 电子产品的可生产性级别86

5.2.4 电子产品的组装类型87

5.3 SMT的一般应用性问题88

5.3.1 选用SMT的原则88

5.3.2 元器件问隔88

5.3.3 单面板与双面板的比较89

5.3.4 焊膏模板设计89

5.3.5 用于清洁的元器件离板高度89

5.3.6 基准点标记90

5.4 布线设计的工艺性要求92

5.4.1 基本要求92

5.4.2 导线宽度与空隙92

5.4.3 表面导线93

5.4.4 内层导线93

5.5 再流焊接对PCB焊盘设计的要求94

5.5.1 焊盘设计的工艺性要求94

5.5.2 焊盘、导线、导通孔的连接94

5.5.3 图形的掩膜94

5.5.4 安装焊盘设计示例95

5.5.5 采用拼板结构时应注意的问题97

5.6 PCBA安装设计的工艺性要求98

5.6.1 元器件布置98

5.6.2 元器件选型及其形状、尺寸和间距98

5.6.3 安装空间要求及制造要求99

5.7 球栅列阵（BGA）与芯片级封装（CSP）的安装设计99

5.7.1 球栅列阵BGA的封装结构参数99

5.7.2 采用BGA的PCB设计的工艺性100

第6章 SMT再流焊接焊点的可靠性工艺设计104

6.1 THT和SMT焊点结构的差异104

6.2 再流焊接接合部可靠性“工艺设计”概述106

6.2.1 接合部可靠性工艺设计目的和任务106

6.2.2 焊接接合部可靠性工艺设计的定义和内容106

6.3 片式元器件再流焊接接合部可靠性工艺设计及举例108

6.3.1 片式元器件焊点可靠性的工艺设计108

6.3.2 片式元器件焊点可靠性工艺设计举例115

6.4 QFP再流焊接接合部可靠性工艺设计及举例118

6.4.1 QFP接合部可靠性的工艺设计118

6.4.2 QFP接合部可靠性的工艺设计举例121

6.5 BGA、CSP再流焊接接合部可靠性工艺设计124

6.5.1 可靠性设计（确定必要的钎料量）124

6.5.2 焊盘设计126

6.5.3 印刷钢网开口尺寸的确定128

第7章 再流焊接冶金学基础及再流焊接的物理、化学过程129

7.1 再流焊接冶金学基础129

7.1.1 钎料的润湿作用129

7.1.2 扩散132

7.2 再流焊接工艺过程的描述135

7.3 焊接接合界面的金属状态136

7.3.1 焊接接合界面层的金属组织136

7.3.2 合金层（金属间化合物）的形成138

7.3.3 毛细现象143

7.3.4 界面层的结晶和凝固143

7.4 BGA、CSP再流过程中典型的物化过程144

7.4.1 BGA、CSP再流过程中典型的物化过程144

7.4.2 BGA、CSP元器件在再流焊接中的沉降现象144

7.4.3 BGA、CSP再流焊接温度控制的重要性145

第8章 再流焊接工艺窗口设计及工艺过程控制146

8.1 再流焊接工艺要素分析146

8.1.1 焊前应确认的调节条件及检查项目146

8.1.2 SMT组装工艺影响因素146

8.2 再流焊接温度曲线147

8.2.1 再流焊接.工艺过程中的温度特性147

8.2.2 再流焊接过程中影响温度曲线的因素148

8.2.3 正确设置再流温度曲线的意义151

8.2.4 如何设定再流温度曲线？151

8.2.5 目前流行的再流温度曲线的类型156

8.3 再流焊接工艺窗口设计158

8.3.1 再流焊接工艺参数158

8.3.2 再流焊接工艺过程控制160

8.4 再流焊接中的其他相关问题162

8.4.1 使用惰性气体和还原性气体进行焊接162

8.4.2 双面PCB再流163

8.4.3 柔性基板的再流焊接问题163

第9章 异型元器件组装中的PTH孔再流焊接（PIHR）164

9.1 PTH孔再流焊接简介164

9.1.1 概述164

9.1.2 PIHR工艺的适应范围164

9.2 PTH孔再流焊接（PIHR）接合部可靠性的工艺设计165

9.2.1 采用PIHR工艺时应考虑的因素165

9.2.2 影响PIHR接合部可靠性的因素166

9.2.3 对应焊膏体积的计算167

9.3 PCB焊盘、元器件安装及网板设计168

9.3.1 PTH孔与焊盘设计168

9.3.2 异形元器件在PCB上的安装设计169

9.3.3 网板设计169

9.4 PIHR工艺焊膏施加方法170

9.4.1 网板印刷170

9.4.2 自动点焊膏172

9.4.3 预留钎料172

9.5 组件设计和组装问题173

9.5.1 组件设计173

9.5.2 组装问题173

9.5.3 质量标准和评估方法174

第10章 再流焊接常见缺陷及其抑制175

10.1 影响再流焊接成功率的因素175

10.1.1 再流焊接中的常见缺陷175

10.1.2 影响再流焊接成功率的因素175

10.2 常见的缺陷现象178

10.2.1 脱焊178

10.2.2 焊膏再流不完全179

10.2.3 不润湿和反润湿179

10.2.4 钎料小球180

10.2.5 “墓碑”现象183

10.2.6 “芯吸”现象186

10.2.7 “桥连”现象187

10.2.8 封装体起泡和开裂187

10.2.9 钎料残渣188

10.2.10 球状面阵列器件（BGA、CSP）钎料再流不完全188

10.2.11 元器件焊点破裂188

第11章 再流焊接中的爆板、空洞和球窝现象189

11.1 再流焊接中的爆板现象189

11.1.1 爆板的定义189

11.1.2 影响爆板的因素189

11.1.3 爆板发生的机理193

11.1.4 预防爆板的对策195

11.2 空洞现象196

11.2.1 空洞的分类和特征196

11.2.2 空洞的形成机理197

11.2.3 空洞的检验和控制200

11.2.4 空洞是问题吗？201

11.3 球窝现象202

11.3.1 概述202

11.3.2 球窝现象的分类202

11.3.3 球窝现象发生机理的争议203

11.3.4 再流过程中与球窝相关的事件204

11.3.5 球窝发生的机理206

11.3.6 球窝现象的抑制措施209

第12章 再流焊接质量控制及可接受性要求210

12.1 再流焊接的质量控制210

12.1.1 现代高密度再流焊接技术特点210

12.1.2 要“零缺陷”不要AQL211

12.1.3 影响再流焊接焊点质量的因素212

12.2 如何评估再流焊接焊点的完整性213

12.2.1 评估焊点完整性的方法（以BGA焊点为例）213

12.2.2 BGA元器件焊点检测中存在的问题214

12.2.3 BGA元器件检测方式的探索214

12.2.4 两种常见的BGA焊点缺陷216

12.3 再流焊接焊点的可接受性条件216

12.3.1 PCBA再流焊接质量控制标准216

12.3.2 再流焊点的可接受性要求217

参考文献228