无铅钎焊技术与应用PDF电子书下载

第一章 电子产品无铅化的必然趋势 1

1.1 软钎焊技术的发展历程及现状 1

1.1.1 钎焊技术的发展简史 1

1.1.2 软钎焊在电子工业中的地位 2

1.1.3 Sn-Pb钎料的广泛应用 3

1.2 钎料无铅化的必要性 4

1.2.1 铅的危害与可持续发展 4

1.2.2 关于禁铅的立法 9

1.2.3 表面组装技术（SMT）的发展及其对无铅钎料的要求 16

1.3 电子产品无铅化的展望 23

1.3.1 电子产品无铅化的可行性 23

1.3.2 电子产品无铅化的发展趋势 33

参考文献 35

第二章 无铅钎料合金设计及标准 38

2.1 无铅钎料的提出 38

2.2 电子信息产品对钎料的基本要求及无铅钎料面临的问题 40

2.3 无铅钎料的设计 41

2.3.1 无铅钎料设计问题 41

2.3.2 无铅钎料系列 43

2.3.3 表面封装中无铅钎料的兼容性设计 60

2.4 钎料性能检测的标准 62

2.4.1 钎焊材料试验方法 62

2.4.2 钎焊接头试验方法 69

2.5 无铅钎料的发展动向 77

2.5.1 美国的NEMS计划 78

2.5.3 欧洲的IDEALS计划 79

2.5.2 NEMI计划 79

2.5.4 NEDO实用开发计划 80

2.5.5 推动焊锡无铅化亟待解决的问题 82

参考文献 82

第三章 常用无铅钎料产品及性能 86

3.1 Sn-Ag共晶 86

3.1.1 物理性能 86

3.1.2 力学性能 87

3.1.3 润湿性能 92

3.1.4 可靠性 95

3.2.2 力学性能 99

3.2.3 润湿性能 99

3.2.1 物理性能 99

3.2 Sn-Cu共晶钎料 99

3.2.4 可靠性 100

3.2.5 Sn-Cu钎料性能的改善 105

3.3 Sn-Ag-Bi和Sn-Ag-Bi-In 110

3.3.1 物理性能和力学性能 110

3.3.2 润湿性能 113

3.3.3 可靠性 114

3.4 Sn-Ag-Bi 116

3.4.1 物理性能 117

3.4.2 钎焊性 117

3.4.3 力学性能 118

3.5 Sn-Ag-Cu和Sn-Ag-Cu-X 119

3.5.1 物理性能 119

3.5.2 力学性能 122

3.5.3 润湿性能 128

3.5.4 可靠性 130

3.6 Sn-Ag-Cu-RE 138

3.6.1 Sn-Ag-Cu-RE物理性能 139

3.6.2 力学性能 141

3.6.3 蠕变性能 142

3.7 Sn-Zn和Sn-Zn-Bi 148

3.7.1 物理性能 148

3.7.2 力学性能 149

3.7.3 润湿性能 150

3.7.4 可靠性 151

3.8 Sn-Zn-Bi 153

3.8.1 物理性能 153

3.8.2 钎焊铺展性试验 154

3.8.3 力学性能 155

3.8.4 钎料及接头的抗氧化性和抗腐蚀性 161

3.9 无铅钎料合金的发展 167

3.9.1 熔化温度和连接强度 168

3.9.2 无铅钎料的选择 184

3.9.3 专利问题 187

参考文献 188

第四章 无铅复合钎料 194

4.1 引言 194

4.1.1 匮乏的数据库 194

4.1.2 工艺上的困难 194

4.1.3 高温应用领域 194

4.1.4 应用颗粒强化 195

4.2 对钎料的要求 195

4.2.1 严峻服役环境的要求 195

4.2.3 工艺的要求 196

4.2.2 显微组织和性能的要求 196

4.3.1 世界各国研究要点 197

4.3 无铅钎料研究状况概述 197

4.3.2 从熔点角度考虑潜在的候选无铅合金 198

4.4 复合钎料 198

4.4.1 定义和目的 198

4.4.2 强化的条件和因素 198

4.4.3 强化类型 199

4.4.4 强化相的填加方法 199

4.5 早期锡铅复合材料的研究 200

4.5.1 强化颗粒的显微特征 200

4.5.2 工艺参数对气孔形成的影响 201

4.5.3 内生增强颗粒的溶解度和扩散常数的影响 202

4.5.5 超细氧化物强化颗粒的影响 203

4.5.4 强化相对显微组织稳定性的影响 203

4.5.6 低热膨胀系数强化颗粒的影响 204

4.5.7 界面金属间化合物层的生长 205

4.5.8 后续工作 207

4.6 无铅复合钎料的研究 207

4.6.1 无增强颗粒的钎料 208

4.6.2 通过内生法引入增强相的钎料 208

4.6.3 通过外加法加入增强颗粒的复合钎料 212

4.6.4 增强相对机械性能及其他性能的影响 216

4.6.5 应力松弛 220

4.6.6 钎焊性 222

4.6.7 断裂特征 223

4.6.8 增强颗粒与基体的弱结合 223

4.7 总结 224

4.8 发展前景 225

参考文献 225

第五章 钎焊接头中锡铅钎料／金属与无铅钎料／金属界面金属间化合物的形成 229

5.1 引言 229

5.1.1 Sn-Pb体系中的金属间化合物体系 229

5.1.2 无铅体系中的金属间化合物 232

5.2 金属间化合物的形成与长大 233

5.2.1 钎焊接头的结构 233

5.2.2 动力学与热力学比较 233

5.3 无铅钎料中中间相的长大 236

5.3.1 成分和多元化合物 236

5.3.2 Sn/M合金系模型 237

5.3.3 无铅钎料中金属间化合物的形成 238

5.3.4 Cu-Ni-Sn三元体系的中间相 240

5.3.5 95.9Sn-3.4Ag-0.7Cu／金属钎料系统中间相的研究 241

参考文献 248

第六章 无铅钎料钎焊接头可靠性的数值计算 253

6.1 热疲劳模型与数值分析方法 253

6.2 数值模型的求解方法 255

6.3 数值模型在生产研究中的应用 264

参考文献 266

第七章 钎剂 267

7.1 传统钎剂种类简介 267

7.1.1 钎剂的组成和分类 267

7.1.2 常见的钎剂 269

7.2 无铅钎剂设计 276

7.2.1 钎剂的作用及钎剂设计的基本要求 276

7.2.2 无铅钎剂的设计 277

7.3 钎剂的选择 278

7.4 残余钎剂的清除 280

7.4.1 污染物的种类 281

7.4.2 清洗剂的种类 281

7.4.3 清洗工艺 285

7.4.4 清洗效果的评价 286

7.5 钎剂标准及检测 288

7.5.1 树脂芯钎料及膏状钎料钎剂含量的试验方法 288

7.5.2 软钎剂性能的试验方法 288

参考文献 290

第八章 导电胶与印刷电路板 291

8.1 导电胶的种类、性能及应用 291

8.1.1 各向异性导电胶 291

8.1.2 各向同性导电胶 293

8.2 导电胶的导电机理 296

8.3 导电胶的使用 297

8.3.1 导电胶的使用方法 297

8.3.2 导电胶应用举例 297

8.4 无铅钎料与导电胶的比较 301

8.4.1 连接机理及性能 301

8.4.2 成本问题 301

8.4.3 导电胶粘接工艺的主要优、缺点 302

8.4.4 导电胶的市场展望 302

8.5 印刷电路板（PCB）及元器件的无铅化处理 303

8.5.1 PCB的无铅化处理 303

8.5.2 元器件的无铅化处理 305

参考文献 306

9.1.1 熔态钎料的填隙原理 307

第九章 钎焊设备及钎焊工艺 307

9.1 钎焊原理 307

9.1.2 熔态钎料的填隙过程 310

9.2 钎焊设备 312

9.2.1 波峰焊技术和设备 312

9.2.2 再流焊技术和设备 315

9.2.3 其他钎焊方法 325

9.2.4 钎焊方法的选择 333

9.3 钎焊生产工艺 334

9.3.1 工件表面准备 335

9.3.2 装配和固定 337

9.3.3 钎料的放置 339

9.3.5 钎焊工艺参数 340

9.3.4 涂阻流剂 340

9.3.6 钎焊后清洗 341

9.3.7 阻流剂的清除 342

9.4 钎焊接头设计 342

9.4.1 钎焊接头的基本形式 342

9.4.2 钎焊接头的强度 346

9.4.3 接头的工艺性设计 348

9.4.4 接头间隙 348

9.5 钎焊接头的质量检验 350

9.5.1 钎焊接头的缺陷 350

9.5.2 钎焊接头缺陷的检验方法 352

参考文献 353

10.1 无铅波峰焊工艺及设备 354

10.1.1 无铅波峰焊对温度曲线的要求 354

第十章 无铅钎焊工艺与设备 354

10.1.2 无铅波峰焊工艺和设备结构特点 355

10.1.3 钎料更换 356

10.1.4 设备的兼容性 356

10.1.5 钎料的污染问题 357

10.2 无铅再流焊工艺及设备 358

10.2.1 无铅再流焊对温度的要求 358

10.2.2 无铅再流焊工艺和设备结构特点 360

10.3 无铅手工焊及返修 362

10.3.1 手工焊及返修用无铅钎料 362

10.3.2 无铅手工焊及返修专用工具与工艺参数 362

参考文献 363

11.1.1 焊脚提升 364

11.1 无铅焊点的缺陷 364

第十一章 无铅钎焊接头缺陷检测 364

11.1.2 空洞 365

11.1.3 锡须 366

11.2 无铅焊点的检测 367

11.3 日本《无铅钎料试验方法》标准介绍 368

11.3.1 熔化温度范围测定方法 368

11.3.2 钎料拉伸力学性能测试方法 371

11.3.3 钎料铺展性试验方法 372

11.3.4 基于润湿平衡法和接触角法的润湿性试验方法 374

11.3.5 焊点的拉伸和剪切试验方法 378

11.3.6 QFP引线焊点45°拉脱试验方法 382

11.3.7 芯片类元器件焊点的剪切强度试验方法 383

11.3.8 部分二元无铅钎料的化学成分及性能 384

参考文献 386