現(xiàn)代高效焊接技術(shù)

第1章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊技術(shù) 1

1.1 概述 2

1.2 焊接與釬焊 2

1.2.1 焊接 2

1.2.2 釬焊及其分類 3

1.2.3 軟釬焊技術(shù)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域及其影響 3

1.2.4 軟釬焊技術(shù)的基本分類 4

1.3 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊技術(shù)的新發(fā)展 6

1.3.1 "微焊接"技術(shù) 6

1.3.2 無鉛化焊接技術(shù) 8

思考題 11

第2章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊原理 13

2.1 軟釬焊特點與常用術(shù)語 14

2.1.1 軟釬焊連接機(jī)理 14

2.1.2 軟釬焊工藝步驟 14

2.1.3 軟釬焊加熱方式 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(jié)構(gòu) 17

2.2.2 液態(tài)釬料表面現(xiàn)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(shù) 28

2.3 釬料填縫過程 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(tài)釬料毛細(xì)填縫過程 32

2.3.5 液態(tài)釬料的平衡形態(tài) 36

2.4 溶解與擴(kuò)散 37

2.4.1 物質(zhì)間的互溶條件與界面張力關(guān)系 37

2.4.2 基體金屬的溶解過程 37

2.4.3 釬料與基體金屬之間的擴(kuò)散 43

2.5 界面反應(yīng)組織 47

2.5.1 界面層結(jié)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 釬焊接頭性能及接頭設(shè)計 53

2.6.1 釬焊接頭性能 53

2.6.2 釬焊接頭強(qiáng)度 53

思考題 57

第3章 現(xiàn)代電子裝聯(lián)軟釬焊應(yīng)用材料 59

3.1 釬料合金概述及其工藝性要求 60

3.1.1 釬料合金概述 60

3.1.2 釬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 釬料膏概述及其工藝性要求 74

3.3.1 釬料膏概述 74

3.3.2 釬料膏的選擇與使用 75

3.4 其他釬料形態(tài)概述 76

3.4.1 釬料絲 76

3.4.2 預(yù)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 從潤濕性評估無鉛釬料與PCB表面保護(hù)層之間的兼容性 83

3.5.4 從潤濕性評估無鉛釬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(shù) 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 溫度曲線的基本特征 94

4.2.2 典型溫度曲線類型 96

4.2.3 加熱因子 96

4.2.4 帶寬與工藝窗口 98

4.2.5 溫度曲線設(shè)置影響因素 100

4.2.6 溫度曲線測試及優(yōu)化 100

4.3 再流焊接傳熱技術(shù) 103

4.3.1 熱傳導(dǎo) 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(shù) 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(shù)特點 106

4.4.3 紅外再流焊爐結(jié)構(gòu) 107

4.5 熱風(fēng)再流焊接技術(shù) 109

4.5.1 熱風(fēng)再流焊接加熱原理 109

4.5.2 熱風(fēng)再流焊接技術(shù)特點 110

4.5.3 熱風(fēng)再流焊爐結(jié)構(gòu) 110

4.6 紅外+熱風(fēng)復(fù)合加熱再流焊接技術(shù) 112

4.6.1 紅外+熱風(fēng)復(fù)合再流焊接加熱原理 112

4.6.2 紅外+熱風(fēng)復(fù)合再流焊接技術(shù)特點 113

4.6.3 紅外+熱風(fēng)復(fù)合再流焊爐結(jié)構(gòu) 113

4.7 汽相再流焊接技術(shù)(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(shù)特點 116

4.7.3 汽相再流焊爐結(jié)構(gòu) 117

4.8 再流焊爐設(shè)計參數(shù)及應(yīng)用 118

4.9 無鉛再流焊接工藝技術(shù) 119

4.9.1 無鉛再流焊接工藝技術(shù)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(shè)置 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 釬料膏再流不完全 131

4.10.3 潤濕不良 132

4.10.4 墓碑 132

4.10.5 釬料珠 133

4.10.6 釬料球 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(shù) 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(xué)現(xiàn)象 138

5.2.1 波峰焊接入口點的熱、力學(xué)現(xiàn)象 138

5.2.2 熱交換和釬料供給區(qū)的熱、力學(xué)現(xiàn)象 139

5.2.3 波峰退出點的熱、力學(xué)現(xiàn)象 139

5.2.4 波峰焊接過程中的溫度特性 140

5.3 波峰焊接工藝窗口 141

5.3.1 助焊劑涂覆 141

5.3.2 預(yù)熱溫度 142

5.3.3 釬料槽溫度 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(shè)備結(jié)構(gòu)及其性能評估指標(biāo) 149

5.4.1 波峰焊接設(shè)備系統(tǒng)組成 149

5.4.2 波峰焊接設(shè)備性能評估指標(biāo) 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(jiān)控 157

5.5.3 波峰焊接設(shè)備工序能力系數(shù)(Cpk)的實時監(jiān)控 157

5.5.4 助焊劑涂覆的監(jiān)控 158

5.5.5 波峰焊接溫度曲線的監(jiān)控 159

5.5.6 波峰焊接中釬料槽雜質(zhì)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 釬料珠和釬料球 169

5.6.8 芯吸現(xiàn)象 170

5.6.9 縮孔 171

思考題 171

第6章 局部焊接技術(shù) 173

6.1 掩膜波峰焊接技術(shù) 174

6.1.1 掩膜波峰焊接技術(shù)特點 174

6.1.2 掩膜板材料分類及特性 174

6.1.3 掩膜板設(shè)計技術(shù)要求 176

6.2 選擇性波峰焊接技術(shù) 176

6.2.1 選擇性波峰焊接技術(shù)特點 176

6.2.2 選擇性波峰焊接技術(shù)工藝流程 177

6.2.3 選擇性波峰焊接設(shè)備技術(shù)要求 178

6.3 其他局部焊接技術(shù)簡介 179

6.3.1 激光焊接技術(shù)簡介 179

6.3.2 熱壓焊接技術(shù)簡介 179

6.3.3 電磁感應(yīng)焊接技術(shù)簡介 180

思考題 180

第7章 手工焊接技術(shù) 181

7.1 手工焊接工藝特點 182

7.2 手工焊接物理化學(xué)過程 183

7.3 手工焊接工具 185

7.3.1 電烙鐵概述 185

7.3.2 智能電烙鐵的工作原理 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(hù)保養(yǎng) 190

7.4 手工焊接工藝操作規(guī)范 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(lǐng) 191

7.5 手工焊接工藝質(zhì)量控制 194

7.5.1 手工焊接工藝參數(shù)要求 194

7.5.2 電烙鐵的選擇與使用 194

思考題 198

第8章 PCBA可制造性設(shè)計(DFM) 199

8.1 電子產(chǎn)品分類及其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 200

8.1.1 電子產(chǎn)品分類 200

8.1.2 電子產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 200

8.2 可制造性設(shè)計(DFM)對電子產(chǎn)品質(zhì)量的意義 201

8.3 可制造性設(shè)計(DFM)概述及主要內(nèi)容 201

8.3.1 可制造性設(shè)計概述 201

8.3.2 可制造性設(shè)計內(nèi)容 202

8.4 PCBA組裝方式設(shè)計 202

8.4.1 電子產(chǎn)品的可生產(chǎn)性等級 202

8.4.2 電子產(chǎn)品的組裝方式分類 203

8.4.3 電子產(chǎn)品的組裝方式選用原則 204

8.5 PCB可制作性設(shè)計 204

8.5.1 布線設(shè)計的注意事項 204

8.5.2 布線設(shè)計的基本原則 205

8.5.3 電源線與地線設(shè)計要求 205

8.5.4 導(dǎo)線設(shè)計要求 205

8.5.5 阻焊膜設(shè)計要求 207

8.6 PCBA可組裝性設(shè)計 209

8.6.1 基準(zhǔn)點標(biāo)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(shè)計工藝性要求 217

8.6.7 SMT工藝中的元器件焊盤設(shè)計示例 218

8.6.8 THT工藝中的元器件焊盤設(shè)計示例 220

8.6.9 其他 224

思考題 224

第9章 焊點接頭設(shè)計及其可靠性 225

9.1 電子裝聯(lián)可靠性 226

9.1.1 機(jī)械可靠性 226

9.1.2 電化學(xué)可靠性 227

9.2 焊點的界面質(zhì)量模型及焊點接頭模型 228

9.2.1 軟釬焊接焊點質(zhì)量對電子產(chǎn)品可靠性的影響 228

9.2.2 理想焊點的界面質(zhì)量模型 228

9.2.3 焊點的接頭模型 229

9.3 焊接接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計對焊點可靠性的影響 230

9.3.1 焊接接頭的幾何形狀設(shè)計與強(qiáng)度分析 230

9.3.2 焊接接頭的幾何形狀設(shè)計與電氣特性 233

9.4 焊接接頭機(jī)械強(qiáng)度的影響因素 236

9.4.1 釬料量對接頭剪切強(qiáng)度的影響 236

9.4.2 與熔化釬料接觸時間對接頭剪切強(qiáng)度的影響 237

9.4.3 焊接溫度對接頭剪切強(qiáng)度的影響 237

9.4.4 接頭厚度/間隙對焊點剪切強(qiáng)度的影響 238

9.4.5 接頭強(qiáng)度隨釬料合金成分和基體金屬的變化 239

9.4.6 接頭的蠕變強(qiáng)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(xiàn) 249

跋 251