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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AQL 211

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