现代电子装联波峰焊接技术基础PDF电子书下载

第1章 波峰焊接技术概论 1

1.1 定义和优点 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 采用波峰焊接工艺的优点 1

1.2 波峰焊接技术的发展历史 2

1.2.1 钎料波峰焊法动力技术的发展 2

1.2.2 钎料波峰动力技术的作用及其分类 3

1.2.3 机械泵式钎料波峰发生器 4

1.2.4 液态金属电磁泵式钎料波峰发生器 5

1.3 波峰焊接设备系统分类及其特点 5

1.3.1 按焊接工艺方式分类 5

1.3.2 按系统外形大小分类 7

1.3.3 按波峰数量分类 8

1.4 助焊剂涂覆系统 8

1.4.1 助焊剂涂覆系统在波峰焊接工艺中的作用 8

1.4.2 对助焊剂涂覆系统的技术要求 8

1.4.3 常用的涂覆方式及结构分析 8

1.5 预热系统 13

1.5.1 预热系统的作用 13

1.5.2 对预热系统的基本技术要求 14

1.5.3 常用的预热方式及其特性 14

1.6 夹送系统 17

1.6.1 作用 17

1.6.2 技术要求 17

1.6.3 常见夹送系统的结构分类 17

1.7 冷却系统 19

1.7.1 作用及技术要求 19

1.7.2 常用结构方式 19

1.8 电气控制系统 19

1.8.1 控制系统的作用 19

1.8.2 对控制系统的基本要求 20

1.8.3 主要控制参数及指标要求 20

1.9 常用的钎料波峰整流结构 21

1.9.1 设置钎料波峰整流结构的目的 21

1.9.2 常见的整流结构 21

1.10 钎料波形调控技术 23

1.10.1 波峰高度调控技术 23

1.10.2 波形调控技术 24

1.11 如何评价和选购设备 26

1.11.1 评价设备系统性能优劣的判据 26

1.11.2 设备的验收 26

1.11.3 随机资料的齐全性 29

1.11.4 人员培训 29

第2章 钎料波峰动力学理论的形成及其应用 30

2.1 概述 30

2.1.1 钎料波峰动力学理论的形成 30

2.1.2 钎料波峰动力学理论对波峰焊接技术发展的指导意义 30

2.2 波峰焊接中钎料波峰的动力现象 31

2.3 波峰钎料波速对波峰焊接效果的影响 32

2.4 钎料波峰的类型及其特点 33

2.5 双向波峰过后熔融钎料的表面张力 34

2.6 波峰焊接中的物理、化学过程 35

2.7 保护油在波峰焊接中所起作用的物理本质 36

2.8 获得无拉尖焊点的充分和必要条件 37

2.9 最佳进入角度（倾角）范围的确定 37

2.10 波峰高度和波峰压力的关系及其对波峰焊效果的影响 38

2.11 钎料槽最佳容积的选择依据 38

2.12 钎料波峰形状的设计及其对波峰焊接效果的影响 39

2.13 适合于表面组装件（SMA）波峰焊接的波形 41

2.13.1 SMA波峰焊法分析 41

2.13.2 焊法 42

2.14 钎料槽中杂质金属的积累与钎料波峰动力学的关系 47

2.15 稳定波峰的主要途径 47

第3章 现代波峰焊接设备技术的发展 48

3.1 波峰焊接技术的进化和无铅应用 48

3.1.1 波峰焊接技术的进化 48

3.1.2 无铅波峰焊接的技术特点 48

3.2 适合无铅波峰焊接工艺的设备技术 53

3.2.1 助焊剂超声喷雾技术 53

3.2.2 较长的红外、热风复合预热区 53

3.2.3 钎料波峰发生器结构布局的调整 53

3.2.4 传送导轨应增加中间支撑 54

3.2.5 冷却装置 54

3.2.6 氧化物分离系统 55

3.2.7 热风刀（HAK）的应用 55

3.2.8 钎料波峰高度闭环控制 56

3.2.9 预热温度的闭环控制 60

3.2.10 氮气保护波峰焊接 60

3.3 典型的无铅波峰焊接设备介绍 61

3.4 后波峰焊接时代的设备技术 66

3.4.1 问题的提出 66

3.4.2 后波峰焊接时代的设备技术 67

第4章 液态金属电磁泵钎料波峰发生器 70

4.1 液态金属电磁泵概述 70

4.1.1 钎料波峰动力技术的发展 70

4.1.2 定义和分类 71

4.2 以液态金属电磁泵为动力的钎料波峰发生器 71

4.2.1 传导式液态金属电磁泵 71

4.2.2 交流感应式液态金属电磁泵钎料波峰动力技术 74

4.2.3 单相平面感应式液态金属电磁泵 75

4.2.4 三相异步平面感应式液态金属电磁泵 79

4.2.5 三相异步圆柱形感应式液态金属电磁泵 85

第5章 波峰焊接用助焊剂和钎料 87

5.1 助焊剂的作用和原理 87

5.1.1 助焊剂在波峰焊接中的作用 87

5.1.2 助焊剂的作用及作用原理 88

5.1.3 助焊剂应具备的技术特性 90

5.1.4 助焊剂的分类 93

5.1.5 助焊剂在波峰焊接过程中的作用原理及模式 97

5.1.6 波峰焊接用助焊剂的溶剂 98

5.1.7 在波峰焊接应用中如何评估和选择助焊剂 99

5.2 波峰焊接用钎料 101

5.2.1 有铅波峰焊接用钎料 101

5.2.2 无铅波峰焊接用钎料合金 107

5.3 有铅、无铅波峰焊接常用钎料合金性能比较 111

5.3.1 SAC与Sn-37Pb的工艺性比较 111

5.3.2 润湿性 112

5.3.3 其他主要物理性能 112

5.3.4 连接界面 112

5.3.5 对波峰焊接用钎料条的要求 113

第6章 波峰焊接冶金学基础及波峰焊过程中的热、力学现象 114

6.1 冶金连接及润湿作用 114

6.1.1 冶金连接 114

6.1.2 润湿和连接界面 114

6.1.3 可焊性 115

6.2 液态钎料的表面现象 115

6.2.1 液态钎料的表面层、表面能和表面张力 115

6.2.2 表面张力系数 116

6.2.3 弯曲液面下的附加压强 116

6.2.4 润湿现象 117

6.2.5 液体的黏滞性 118

6.3 钎料-助焊剂-基体金属系统 118

6.3.1 润湿过程中的热动力平衡 118

6.3.2 接触角 119

6.4 润湿系统中影响固着面积的因素 121

6.4.1 固着面积 121

6.4.2 影响润湿的因素 121

6.5 焊接接头及其形成过程 122

6.5.1 钎料接头产生连接强度的原理 122

6.5.2 形成焊接连接的必要条件 123

6.5.3 焊接接头形成的物理过程 125

6.6 波峰焊接过程中的热、力学现象 127

6.6.1 波峰焊接入口点的热、力学现象 127

6.6.2 热交换和钎料供给区的热、力学现象 127

6.6.3 波峰退出点的热、力学现象 128

6.6.4 脱离波峰后的热、力学现象 129

6.6.5 波峰焊接过程中的温度特性 129

6.7 在波峰上使用油的作用原理 131

第7章 PCBA组装设计的波峰焊接DFM要求 132

7.1 现代电子装联波峰焊接技术特征 132

7.1.1 现代电子装联波峰焊接技术 132

7.1.2 良好的DFM对PCBA生产的重要意义 132

7.2 PCB布线设计应遵循的DFM规则及考虑的因素 133

7.2.1 组装加工中PCB面的应力分布 133

7.2.2 元器件的安装布局 133

7.2.3 安装结构形态的选择 134

7.2.4 电源线、地线及导通孔的考虑 135

7.2.5 采用拼板结构时应注意的问题 136

7.2.6 测试焊盘的设置 136

7.2.7 元器件间距 136

7.2.8 阻焊膜的设计 137

7.2.9 排版与布局 138

7.2.10 元件的安放 138

7.3 在PCB上安装图形设计对波峰焊接效果的影响 138

7.3.1 元器件安装布局对波峰焊接效果的影响 138

7.3.2 THT方式的图形布局 138

7.3.3 SMT方式的图形设计 145

7.4 THD/SMD安装设计的波峰焊接工艺性 147

7.4.1 IC插座焊盘的排列走向 147

7.4.2 直线密集型焊盘 147

7.4.3 引线伸出焊盘的高度 148

7.4.4 工艺区的设置 148

7.4.5 热工方面的考虑 148

7.4.6 SMT方式组装结构的可制造性设计 149

7.4.7 减少热损坏的安装和焊法 152

7.4.8 减少波峰焊接桥连率的安装法 152

7.5 元器件引脚和PCB焊盘可焊性涂覆层的选择 153

7.5.1 元器件引脚可焊性涂覆层的选择 153

7.5.2 PCB焊盘可焊性涂覆层的选择 153

第8章 波峰焊接工艺窗口设计及其工艺过程控制 156

8.1 影响波峰焊接效果的四要素 156

8.1.1 基体金属的可焊性 156

8.1.2 波峰焊接设备 157

8.1.3 PCB图形设计的波峰焊接工艺性 159

8.1.4 波峰焊接工艺的优化 159

8.1.5 无铅波峰焊接的工艺性问题 161

8.2 SMA波峰焊接的波形选择 161

8.2.1 SMA波峰焊接工艺的特殊性 161

8.2.2 气泡遮蔽效应 161

8.2.3 阴影效应 162

8.2.4 SMC/SMD的焊接特性和安装设计中应注意的事项 162

8.3 波峰焊接工艺窗口设计 163

8.3.1 正确进行波峰焊接工艺窗口设计的重要性 163

8.3.2 上机前的烘干处理 164

8.3.3 涂覆助焊剂 164

8.3.4 预热温度 164

8.3.5 钎料槽温度 167

8.3.6 夹送速度 169

8.3.7 夹送倾角 170

8.3.8 波峰高度 171

8.3.9 压波深度 171

8.3.10 冷却 172

8.4 波峰焊接工艺过程控制 172

8.4.1 工艺过程控制的意义 172

8.4.2 波峰焊接工艺过程必须受控 172

8.4.3 PCB可焊性的监控 173

8.4.4 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控 173

8.4.5 助焊剂涂覆监控 174

8.4.6 波峰焊接温度曲线的监控 175

8.4.7 波峰焊接中钎料槽杂质污染的危害 175

8.4.8 防污染的对策 176

8.5 培训 179

第9章 波峰焊接常见缺陷及其抑制 180

9.1 波峰焊接中常见的缺陷现象 180

9.2 虚焊 180

9.2.1 定义 180

9.2.2 现象 180

9.2.3 形成原理 181

9.2.4 虚焊的预防 182

9.3 冷焊 183

9.3.1 定义 183

9.3.2 现象 184

9.3.3 形成原理 184

9.3.4 解决办法 185

9.4 不润湿及反润湿 186

9.4.1 现象 186

9.4.2 形成原理 186

9.4.3 解决办法 187

9.5 其他的缺陷 187

9.5.1 焊点轮廓敷形不良 187

9.5.2 针孔或吹孔 189

9.5.3 挠动焊点 190

9.5.4 钎料破裂 190

9.5.5 拉尖 191

9.5.6 溅钎料珠及钎料球 192

9.5.7 粒状物 193

9.5.8 芯吸现象 194

9.5.9 组件损坏 194

9.5.10 缩孔 195

9.5.11 二次回流 195

9.5.12 防焊膜（绿油）上残留钎料 197

9.5.13 白色残留物 198

9.5.14 白色腐蚀物 199

9.5.15 黑褐色残留物 200

9.5.16 绿色残留物 200

9.5.17 焊点灰暗 201

9.5.18 焊点发黄 201

9.5.19 焊点发黑 202

第10章 波峰焊接中的桥连和透孔不良现象分析 203

10.1 设峰焊接中的桥连现象 203

10.1.1 概述 203

10.1.2 桥连 203

10.1.3 桥连形成原理 206

10.1.4 波峰焊接中影响桥连现象发生的因素 209

10.1.5 桥连现象的预防 213

10.2 金属化孔填充不良现象的发生及其预防 213

10.2.1 现象表现 213

10.2.2 波峰焊接中钎料对金属化孔填充性的基本要求 213

10.2.3 填充性不良的主要表现形式 215

10.2.4 波峰焊接中透孔不良因素分析 216

第11章 无铅波峰焊接中的特有缺陷现象 221

11.1 概述 221

11.2 焊点外观 222

11.2.1 现象 222

11.2.2 形成原理 222

11.2.3 可接受性 222

11.3 波峰焊接中焊缘的起翘现象 223

11.3.1 起翘的定义及研究动向 223

11.3.2 起翘现象发生的原理 224

11.3.3 从起翘发生的原理看抑制的对策 232

第12章 波峰焊接焊点的接头设计及可靠性问题 235

12.1 概述 235

12.2 焊点的接头 235

12.2.1 焊点的接头模型 235

12.2.2 波峰焊接接头的基本结构 236

12.3 焊接接头结构设计对接头机电性能的影响 237

12.3.1 接头的几何形状设计及强度分析 237

12.3.2 焊接接头的电气特性 240

12.4 影响焊接接头机械强度的因素 243

12.4.1 施用的钎料量对焊点剪切强度的影响 243

12.4.2 与熔化钎料接触的时间对焊点剪切强度的影响 244

12.4.3 焊接温度对接头剪切强度的影响 244

12.4.4 接头厚度对强度的影响 245

12.4.5 接头强度随钎料合金成分和基体金属的变化 246

12.4.6 钎料接头的蠕变强度 246

12.5 基体金属的可焊性和焊点的可靠性 248

12.5.1 可焊性对可靠性的影响 248

12.5.2 影响焊点可靠性的因素 249

12.5.3 波峰焊接表面的洁净度和电子污染 252

12.5.4 镀层可焊性的存储期试验及试验方法 254

12.5.5 可焊性试验方法 256

第13章 PCBA波峰焊接质量控制及可接受性条件 261

13.1 PCBA波峰焊接质量控制 261

13.1.1 PCBA波峰焊接质量控制的意义 261

13.1.2 建立正确的质量控制观 261

13.1.3 影响PCBA波峰焊接质量的因素 261

13.1.4 PCBA波峰焊接质量控制的关键点 262

13.2 PCBA波峰焊接质量控制标准 262

13.2.1 ANSI/J—STD—001和IPC—A—610 262

13.2.2 执行ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的前提 262

13.2.3 对ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的评价 263

13.3 基于IPC—A—610D的PCBA波峰焊接的可接受性条件 264

13.3.1 焊接 264

13.3.2 通孔安装（THT）焊接的可接受性条件 268

13.3.3 表面安装（SMT）焊点可接受性条件 275

13.3.4 PCB层压板 277

13.3.5 清洁度 280

13.3.6 阻焊膜 282

参考文献 285