实用表面组装技术PDF电子书下载

第1章　概论 1

1.1 世界各国都重视SMT产业 3

1.2　表面组装技术的优点 4

1.3　表面组装和通孔插装技术的比较 5

1.4　表面组装工艺流程 5

1.5　表面组装技术的组成 7

1.6　我国SMT技术的基本现状与发展对策 8

1.7　表面组装技术的发展趋势 11

第2章　表面安装元器件 15

2.1　表面安装电阻器和电位器 15

2.1.1　矩形片式电阻器 15

2.1.2　圆柱形固定电阻器 19

2.1.3 小型固定电阻网络 22

2.1.4　片式电位器 24

2.1.5　电子元器件的无铅化标识 26

2.2　表面安装电容器 27

2.2.1　多层片状瓷介电容器 28

2.2.2　特种多层片状瓷介电容器的特性 31

2.2.3　片式固体钽电解电容器 32

2.2.4　圆柱形铝电解电容器 37

2.2.5　云母电容器 40

2.3　电感器 41

2.3.1 片式电感器 41

2.3.2 电感主要特性参数 48

2.4　磁珠 49

2.4.1 片式磁珠 49

2.4.2　多层片式磁珠 51

2.5　其他片式元器件 53

2.5.1　片式多层压敏电阻器 53

2.5.2　片式热敏电阻 54

2.5.3　片式表面波滤波器 55

2.5.4　片式多层LC滤波器 56

2.5.5　片式多层延时线 56

2.6　表面安装半导体器件 56

2.6.1 二极管 57

2.6.2　小外形封装晶体管 58

2.6.3　小外形封装集成电路SOP 60

2.6.4　有引脚塑封芯片载体（PLCC） 62

2.6.5　方形扁平封装（QFP） 64

2.6.6　陶瓷芯片载体 65

2.6.7 PQFN 67

2.6.8 BGA(Ball GridArray) 68

2.6.9 CSP(Chip Scale Package) 72

2.7　裸芯片 75

2.7.1 COB芯片 76

2.7.2 F·C 76

2.8　塑料封装表面安装元器件使用前的注意事项与保管 76

2.8.1　塑料封装表面安装元器件的储存 77

2.8.2　塑料封装表面安装器件的开封使用 77

2.8.3 已吸湿SMD的驱湿烘干 78

2.8.4　剩余SMD的保存方法 78

2.9　表面安装元器件的发展趋势 79

第3章　表面安装用的印制电路板 82

3.1　基板材料 82

3.1.1　纸基CCL 82

3.1.2　玻璃布基CCL 83

3.1.3　复合基CCL 84

3.1.4　金属基CCL 86

3.1.5　挠性CCL 87

3.1.6　陶瓷基板 88

3.1.7　覆铜箔板标准 89

3.1.8 CCL常用的字符代号 90

3.1.9 CCL标称厚度 90

3.1.10　铜箔种类与厚度 90

3.1.11　有机类CCL与电子产品的匹配性 91

3.2　表面安装印制板 91

3.2.1 SMB的特征 91

3.2.2　评估SMB基材质量的相关参数 92

3.2.3　无铅焊接中SMB焊盘的涂镀层 98

3.2.4　阻焊层与字符图 101

3.3 SMB技术发展趋势 101

3.3.1　采用新型的基材 101

3.3.2　采用新型SMB制作工艺 102

第4章　SMB的优化设计 105

4.1　常见的SMB设计错误 105

4.2　不良设计原因分析 106

4.2.1 设计人员对SMT工艺不了解 106

4.2.2　缺乏本企业的可制造性设计规范 108

4.2.3　忽视工艺人员参与 109

4.3 SMB的优化设计 109

4.3.1 设计的基本原则 109

4.3.2　具体设计要求 113

第5章　焊接机理与可焊性测试 135

5.1　焊接机理 135

5.1.1　锡的亲和性 135

5.1.2　焊接部位的冶金反应 136

5.1.3　润湿与润湿力 136

5.1.4　扩散与金属间化合物 137

5.1.5　锡铜界面合金层 138

5.1.6　表面张力与润湿力 140

5.1.7　润湿程度与润湿角 142

5.1.8　润湿程度的目测评估 143

5.1.9　毛细现象及其在焊接中的作用 144

5.1.10　实现良好焊接的条件 145

5.2　可焊性测试 145

5.2.1　边缘浸渍法 146

5.2.2　湿润平衡法 147

5.2.3　焊球法 151

5.2.4　可焊性测试方法的其他用途 153

5.2.5　加速老化处理 154

5.2.6　元器件的耐焊接热能力 154

5.2.7　片式元器件的保管 156

第6章　助焊剂 157

6.1　常见金属表面的氧化层 157

6.1.1　铜表面的氧化层 158

6.1.2　锡／铅表面的氧化层 158

6.2　焊剂的分类 159

6.2.1　按焊剂状态分类 159

6.2.2　按活性剂特性分类 159

6.2.3　按焊剂中固体含量分类 160

6.2.4　按传统的化学成分分类 160

6.3　常见的焊剂 160

6.3.1　松香型焊剂 161

6.3.2　水溶性焊剂 163

6.3.3　低固含量免清洗焊剂／无VOC焊剂 164

6.3.4　有机焊接保护剂（OSP/HT-OSP） 166

6.4　焊剂的评价 168

6.4.1　工艺性能 168

6.4.2　理化指标 169

6.5　助焊剂的使用原则及发展方向 170

6.5.1　使用原则 170

6.5.2　助焊剂发展方向 171

第7章　锡铅焊料合金 172

7.1 电子产品焊接对焊料的要求 172

7.2　锡铅焊料 172

7.2.1　锡的物理和化学性质 174

7.2.2　铅的物理和化学性质 175

7.2.3　锡铅合金的物理性能 175

7.2.4　铅在焊料中的作用 177

7.2.5　锡铅焊料中的杂质 177

7.2.6　液态锡铅焊料的易氧化性 178

7.2.7　浸析现象 179

7.2.8　锡铅焊料的力学性能 179

7.2.9　高强度焊料合金 181

7.2.10　锡铅合金相图与特性曲线 181

7.2.11 国内外常用锡铅焊料的牌号和成分 183

7.2.12　焊锡丝 184

7.2.13　锡铅焊料的防氧化 185

第8章　无铅焊料合金 186

8.1　铅的危害以及无铅焊料的兴起 186

8.2　无铅焊料应具备的条件 187

8.3 电子产品无铅化的概念 187

8.3.1　无铅焊料 187

8.3.2 RoHS符合的电子产品 187

8.4　几种实用的无铅焊料 188

8.4.1 Sn-Ag系合金 188

8.4.2 Sn-Ag-Cu系合金 189

8.4.3 Sn-Zn系合金 191

8.4.4 Sn-Bi系合金 194

8.4.5 Sn-Cu合金 196

8.5　无铅焊料的性能评估 199

8.5.1 无铅焊点焊接界面的组织结构 199

8.5.2　无铅焊料与锡铅焊料的比较 201

8.6　无铅焊料尚存在的缺点 202

8.7　无铅焊料为什么存在这么多缺陷 204

8.7.1　焊料成分与元素周期表 204

8.7.2 Sn和Pb是同主族元素 205

8.7.3　任何元素都无法代替铅 205

8.8　无铅焊料的发展趋势 207

8.8.1　使用低Ag含量的SAC焊料 207

8.8.2　使用添加微量元素的SAC焊料 207

8.8.3　改进助焊剂 208

8.9　无铅焊料的性能评估 209

8.9.1　无铅焊料的熔化温度 209

8.9.2　无铅焊料的可焊性 210

8.9.3　无铅焊料的表面张力 211

8.9.4　导电／导热性能 212

8.9.5　抗氧化性／腐蚀性 212

8.9.6　无铅焊料的力学性能 213

8.9.7　高速冲击测试暴露出SAC焊点的脆性 217

8.10　铅含量对无铅焊接的影响 221

8.11 无铅焊接中焊点的可靠性问题 224

8.11.1 影响无铅焊点的可靠性的因素 225

8.11.2　无铅焊点可靠性测试方法 227

8.11.3　提高焊点可靠性的办法 229

8.12　加速无铅化转换进程 230

8.12.1　无铅技术的总体状况 230

8.12.2　如何实现无铅化制造 231

第9章　焊锡膏与印刷技术 234

9.1　焊锡膏 234

9.1.1　流变学基本概念与焊锡膏的流变行为 234

9.1.2　焊料粉的制造 237

9.1.3　糊状焊剂 238

9.1.4　焊锡膏的分类及标识 239

9.1.5　几种常见的焊锡膏 240

9.1.6　焊锡膏的评价 242

9.2　焊锡膏的印刷技术 246

9.2.1　模板／钢板 246

9.2.2　模板窗口形状和尺寸设计 248

9.2.3　印刷机简介 251

9.2.4　焊锡膏印刷机理与影响印刷质量的因素 252

9.2.5　焊锡膏印刷过程 253

9.2.6 印刷机工艺参数的调节与影响 255

9.2.7　新概念的捷流印刷工艺 257

9.2.8　焊膏喷印技术 258

9.2.9　焊锡膏印刷的缺陷、产生原因及对策 259

9.3 国外焊锡膏发展动向 260

第10章　贴片胶与涂布技术 262

10.1　贴片胶 262

10.1.1　贴片胶的工艺要求 262

10.1.2　环氧型贴片胶 263

10.1.3　丙烯酸类贴片胶 265

10.1.4　如何选用不同类型的贴片胶 266

10.1.5　贴片胶的流变行为 266

10.1.6　影响黏度的相关因素 267

10.1.7　黏结的基本原理 268

10.1.8　贴片胶的力学行为 270

10.1.9　贴片胶的评估 271

10.2　贴片胶的应用 274

10.2.1　常见的贴片胶涂布方法 274

10.2.2　影响胶点质量的因素 276

10.2.3　工艺参数优化设定 279

10.2.4　点胶工艺中常见的缺陷 280

10.2.5　贴片胶的固化 280

10.2.6　使用贴片胶的注意事项 281

10.3 点胶—波峰焊工艺中常见的缺陷与解决方法 282

10.4　贴片胶的发展趋势 283

10.5　小结 284

第11章　贴片技术与贴片机 285

11.1　贴片机的结构与特性 285

11.1.1　机架 286

11.1.2　传送机构与支撑台 286

11.1.3 X-Y与Z/θ伺服及定位系统 288

11.1.4　光学对中系统 292

11.1.5　贴片头 295

11.1.6　供料器 298

11.1.7　传感器 301

11.1.8　计算机控制系统 303

11.2　贴片机的技术参数 304

11.2.1　基本参数 304

11.2.2　贴片机技术参数的解析 305

11.3 贴片机的分类与典型机型介绍 310

11.3.1 贴片机的分类 310

11.3.2　典型贴片机介绍 313

11.4　贴片机的选型与验收 320

11.4.1　贴片机的选型 320

11.4.2　贴片机的验收 321

11.5　贴片机发展趋势 324

第12章　波峰焊接技术与设备 326

12.1　传热学基本概念 326

12.1.1　传导导热 327

12.1.2　对流导热 328

12.1.3　辐射导热 329

12.1.4　汽化热与相变传热 329

12.1.5　焊接过程中的热匹配 330

12.2　波峰焊技术 330

12.2.1　波峰焊机 331

12.2.2　助焊剂的涂布 332

12.2.3　正确控制焊剂密度 335

12.2.4　焊剂的烘干（预热） 335

12.2.5　波峰焊机中常见的预热方法 335

12.2.6 SMA预热温度测试 336

12.2.7　波峰焊工艺曲线解析 336

12.2.8 SMT生产中的混装工艺 340

12.2.9　波峰焊机的改进与发展 341

12.2.10　无铅波峰焊接工艺技术与设备 344

12.2.11　选择性波峰焊 348

12.2.12　波峰焊机的评估与选购注意事项 349

12.2.13　波峰焊接中常见的焊接缺陷 351

第13章　再流焊 354

13.1　红外再流焊 354

13.1.1　红外再流焊炉的演变 354

13.1.2　再流焊炉的基本结构 358

13.1.3　红外再流焊焊接温度曲线 360

13.1.4　再流焊温度曲线的监控 368

13.1.5　通孔再流焊／混装再流焊 370

13.1.6 BGA的焊接 375

13.1.7　锡铅焊料焊接无铅BGA的峰值温度如何定 377

13.1.8 PoP器件焊接 379

13.1.9　无铅再流焊工艺与再流焊炉 381

13.1.10　无铅焊点为何表面粗糙无光泽 387

13.1.11　无铅再流焊工艺中常见的问题与对策 388

13.1.12　使用0201元器件手机主板的焊接技术 391

13.1.13　如何做好CSP和BGA底部填充胶 394

13.1.14　再流焊炉的选用原则 396

13.2　汽相再流焊 401

13.2.1 VPS的优缺点 401

13.2.2　汽相焊的热转换介质 402

13.2.3　汽相焊设备 403

13.3　激光再流焊 404

13.3.1　原理和特点 404

13.3.2　激光再流焊设备 405

13.4　各种再流焊方法及性能对比 405

13.5　焊接与环境问题 406

第14章　无铅焊接用电烙铁及其焊接工艺 407

14.1　电烙铁的结构 407

14.1.1　烙铁头 407

14.1.2　影响烙铁头热传导效率的因素 408

14.1.3　烙铁头腐蚀机理分析 411

14.1.4　烙铁头失效原因及处理办法 411

14.2　电烙铁的加热器与控温方法 413

14.2.1　电烙铁的加热器 413

14.2.2 电烙铁温度控制方法 413

14.2.3　居里温度与Smart Heat技术 415

14.2.4　电烙铁的特性与参数 416

14.2.5　无铅焊接对电烙铁的要求 417

14.2.6　使用电烙铁应注意的问题 417

14.3　烙铁无铅焊接工艺 418

14.3.1　做好焊接前的准备工作 418

14.3.2 电烙铁的操作方法 418

14.4　手工焊接温度曲线及其热能量传导 420

14.4.1　手工焊接温度曲线 420

14.4.2　热能量传导 421

14.4.3 目测法评估电烙铁温度 423

14.4.4　锡丝直径选用 424

14.4.5　如何做好手工电烙铁无铅焊 424

第15章　焊接质量评估与检测 428

15.1　连接性测试 428

15.1.1　人工目测检验（加辅助放大镜） 428

15.1.2　自动光学检查（AOI） 441

15.1.3　激光／红外线组合式检测系统 447

15.1.4　X射线检测仪 448

15.2　在线测试 453

15.2.1　模拟器件式在线测试技术 454

15.2.2　向量法测试技术 455

15.2.3　边界扫描测试技术（Boundary Scan Test） 455

15.2.4　非向量测试技术 457

15.2.5　飞针式测试仪 460

15.2.6　在线测试仪的功能 461

15.2.7　针床制造与测量 463

15.3　功能测试 464

15.3.1　特征分析（SA）测试技术 464

15.3.2　复合测试仪 464

15.4　电气测试所面临的挑战 465

15.5 SMT生产常见质量缺陷及解决办法 465

15.5.1　立碑现象的产生与解决办法 465

15.5.2　再流焊中锡珠生成原因与解决办法 467

15.5.3　焊接后印制板阻焊膜起泡的原因与解决方法 469

15.5.4　印制板组件焊接后PCB基板上起泡的原因与解决办法 469

15.5.5　芯吸现象 469

15.5.6　片式元器件开裂 470

15.5.7　焊点不光亮／残留物多 470

15.5.8 PCB扭曲 470

15.5.9　桥连 471

15.5.10 IC引脚焊接后开路／虚焊 471

15.5.11 BGA焊接缺陷 472

15.5.12　其他常见焊接缺陷 473

15.5.13　无铅锡膏中常出现的质量缺陷及其解决方法 474

15.6 SMA的维修 476

15.6.1　维修设备 476

15.6.2　维修过程 477

第16章　清洗与清洗剂 479

16.1　污染物的种类和清洗处理 479

16.1.1　污染物的种类 479

16.1.2　清洗机理 481

16.2　清洗溶剂 481

16.2.1　选择溶剂的方法 481

16.2.2　清洗溶剂的分类 483

16.2.3　早期的非水系清洗剂 484

16.2.4　氟利昂的代替品 485

16.2.5　水系清洗剂 487

16.2.6　半水系清洗 487

16.3　典型的清洗工艺流程 489

16.3.1　非水清洗工艺流程 489

16.3.2　水清洗工艺流程 491

16.3.3　半水清洗流程 492

16.3.4　免清洗技术 493

16.4　清洗条件对清洗的影响 494

16.4.1　温度对清洗的影响 494

16.4.2　时间对清洗的影响 494

16.4.3　机械力对清洗的影响 494

16.4.4　抖动、摇动、搅动对清洗的影响 494

16.5　各种清洗工艺方案的评估 495

16.6　清洗的质量标准 496

16.6.1 MIL-P-28809标准 496

16.6.2　国内有关清洁度的标准 497

16.7　清洗效果的评价方法 497

16.7.1 目测法 497

16.7.2　溶剂萃取液测试法 497

16.7.3　表面绝缘电阻（SIR）测试法 498

16.8 SMA清洗总体方案设计 499

16.9　表面安装印制板主件（SMA）清洗中的问题 500

16.9.1 PCB清洗后的白色残留物 500

16.9.2　元器件底部清洗问题 501

16.10　有利于SMA的清洗的条件 501

16.11　免清洗发展的探讨 502

第17章 电子产品组装中的静电防护技术 503

17.1　静电及其危害 503

17.1.1　什么是静电 503

17.1.2　静电的产生 503

17.1.3　静电的力学效应 504

17.1.4　静电放电效应 505

17.1.5　静电感应 505

17.1.6　静电放电对电子工业的危害 505

17.1.7　静电敏感器件及其分类 507

17.1.8 电子产品生产环境中的静电源 508

17.2　静电防护 510

17.2.1　静电防护原理 510

17.2.2　静电防护方法 510

17.2.3 电子产品装联场地的防静电接地 511

17.2.4　常用静电防护器材 513

17.2.5　静电测量仪器 514

17.3 电子整机作业过程中的静电防护 515

17.3.1　手机生产线内的防静电设施 515

17.3.2　生产过程的防静电 516

17.3.3 SSD的存储 516

17.3.4　其他部门的防静电要求 516

第18章 SMT生产中的质量管理 518

18.1 ISO-9000系列标准是SMT生产中质量管理的最好选择 518

18.2　建立符合ISO-9000标准的SMT生产质量管理体系 519

18.2.1 中心的质量目标 519

18.2.2　质量保证体系的内涵 519

18.2.3 SMT产品设计 519

18.2.4　外购件及外协件的管理 520

18.2.5　生产管理 521

18.2.6　质量检验 527

18.2.7　图纸文件管理 529

18.2.8　包装、储存及交货 529

18.2.9　降低成本 529

18.2.10　人员培训 529

18.3　统计技术在ISO-9000系列标准质量管理中的作用 530

18.3.1　调查表 530

18.3.2　分层图 531

18.3.3　头脑风暴法 531

18.3.4　因果图 531

18.3.5　流程图 531

18.3.6　树图 532

18.3.7　控制图 532

18.3.8　直方图 532

18.3.9　排列图 533

18.3.10 散布图 533

18.3.11　过程能力指数 534

18.4 SMT生产线管理中的具体做法 535

18.4.1 以“5S”理念做好生产线管理 535

18.4.2　处理质量波动用“PDCA循环”法 536

18.4.3　处理质量事故用“两图一表”法 537

18.4.4　做事留有痕迹，处理问题要闭环操作 537

参考文献 539