第1章 概论 1
1.1铅污染的危害 1
铅污染的形成 1
对人类健康的危害 2
1.2电子产品无铅化组装必须关注的问题 2
全面实施有铅向无铅的转换是一项复杂的系统工程 2
现代电子产品组装无铅化的核心是无铅焊接 4
1.3无铅钎料合金 4
无铅钎料合金的定义 4
评价无铅钎料合金应用性能的标准 4
实用的无铅钎料合金 5
1.4无铅助焊剂 13
无铅焊接对助焊剂的要求 13
无铅焊接用助焊剂应具备的特性 15
无铅助焊剂应用时需要关注的主要性能与可靠性指标 15
助焊剂在焊接中所起的作用 16
助焊剂在焊接中的作用机理 18
1.5无铅焊膏 23
何谓无铅焊膏 23
无铅焊膏的特点 23
无铅焊膏的主要成分及其作用 24
如何选择和评估无铅焊膏 26
无铅失活焊膏 28
1.6无铅电子元器件 31
无铅电子元器件的定义 31
电子元器件无铅化面临的挑战 32
对无铅电子元器件焊接的工艺性要求 33
1.7 PCB基材及其金属涂覆层的无铅化 34
PCB基材无铅化中的主要问题 34
无铅PCB基材的选择要求 35
PCB焊盘可焊性镀层的无铅化 35
第2章 无铅焊接连接的界面理论 37
2.1电子装联概述 37
电子装联的基本概念 37
软焊接在电子装联工艺中的地位 37
软焊接技术所涉及的学科领域及其影响 37
2.2软焊接原理——冶金连接 38
冶金连接 38
钎料及软钎接 38
电子互连焊接机理 39
钎料的润湿作用 39
扩散 43
2.3界面的金属状态 45
界面层的金属组织 45
合金层（金属间化合物）的形成 46
毛细现象 52
界面层的结晶和凝固 52
2.4界面反应和组织 53
Sn基钎料合金和Cu的界面反应 53
Sn基钎料合金和Ni的界面反应 56
Sn基钎料合金和Ni／Au镀层的冶金反应 58
Sn基钎料合金和Pd及Ni／Pd／Au涂覆层的冶金反应 59
Sn基钎料合金和Fe基合金的界面反应 60
Sn基钎料和被OSP保护金属的界面反应 61
第3章 无铅波峰焊接技术 64
3.1波峰焊接技术的进化和无铅应用 64
波峰焊接技术的进化 64
无铅波峰焊接的技术特点 64
3.2无铅波峰焊接设备技术 67
适宜于无铅波峰焊接工艺的设备技术 67
无铅波峰焊接设备技术的新发展 71
3.3无铅波峰焊接工艺过程控制 75
传统波峰焊接工艺过程控制理论的局限性 75
新的波峰焊接工艺过程控制理论要点 75
波峰焊接机器参数 76
无铅波峰焊接工艺设定参数及其优化 79
波峰焊接工艺过程记录参数 84
3.4无铅波峰焊接工艺质量控制 85
无铅波峰焊接工艺质量控制中应关注的问题 85
无铅波峰焊接工艺质量控制要素 85
3.5影响无铅波峰焊接焊点质量的因素 87
无铅波峰焊接的主要缺陷现象 87
影响无铅波峰焊接焊点质量的因素 87
第4章 无铅再流焊接技术 90
4.1无铅再流焊接技术所面临的挑战 90
无铅应用推动了再流焊接技术的进步 90
无铅再流焊接的技术特点 91
4.2无铅再流焊接设备技术及其发展 93
无铅再流焊接设备技术面临的挑战 93
无铅再流焊接设备加热技术的发展 96
无铅汽相再流焊接（VPS） 106
4.3无铅再流焊接工艺技术 107
无铅再流焊接的物理化学过程 107
无铅再流焊接工艺参数 108
再流焊接工艺参数的优化 113
4.4无铅再流焊接焊点缺陷 116
无铅再流焊接缺陷的主要类型 116
影响无铅再流焊接焊点质量的因素 118
第5章 无铅手工焊接技术 119
5.1无铅手工焊接技术所面临的问题 119
5.2无铅钎料合金的手工焊接工艺 119
无铅手工焊接在现代电子装联工艺中的意义 119
无铅手工焊接的物理、化学过程及要求 119
5.3无铅手工焊接工具 121
无铅手工焊接工具的特性 121
电烙铁分类 123
电烙铁的选择 123
无铅手工焊接电烙铁头温度的选择 123
5.4影响无铅手工焊接效果的因素 125
无铅钎料丝的选择 125
助焊剂的考虑 125
优化热传递 126
5.5无铅手工焊接工艺过程控制 127
无铅手工焊接的基本过程 127
无铅手工焊接工艺参数控制 128
5.6无铅手工焊接中的工艺性缺陷及其对策 130
第6章 有铅、无铅混合组装的工艺问题 135
6.1由有铅向无铅转换中所面临的工艺问题 135
转换早期的有铅焊端对无铅钎料的混用 135
转换中、后期的无铅焊端对有铅钎料的混用 135
6.2无铅、有铅混用的分类和组合 135
混用中的引脚焊端涂覆层 135
无铅、有铅混用的几种常见形式 136
无铅、有铅混用对焊点质量的影响 137
6.3无铅、有铅混用的工艺性分析 138
高温对元器件的不利影响 138
电气可靠性 139
混合组装的返修工艺问题 139
焊膏与BGA／CSP焊球的相容性 139
炉温曲线与控制问题 141
6.4有铅、无铅混合组装的可行性评估 143
焊点机械强度 143
分层剥离（Lift-off）现象 144
第7章 无铅焊点的主要缺陷现象和质量标准 145
7.1概述 145
7.2无铅焊接典型缺陷分析及质量要求 146
共性的缺陷分析及其质量要求 146
无铅波峰焊接特有的缺陷现象及其质量要求 151
无铅再流焊接缺陷分析及其质量要求 156
7.3无铅焊接焊点的质量标准 163
第8章 虚焊和冷焊 164
8.1概述 164
8.2虚焊和冷焊的异同 164
相似性 164
差异性及物理定位 165
8.3虚焊 167
定义和特征 167
焊接中金属间化合物的生成 167
虚焊发生的机理 168
影响虚焊的因素 169
8.4冷焊 171
定义和特征 171
机理 171
冷焊焊点的判据 172
冷焊焊点缺陷程度分析 174
诱发冷焊的原因及其抑制对策 175
第9章 无铅再流焊接的爆板、分层现象 179
9.1概述 179
9.2爆板、分层现象的特征 179
现象特征 179
爆板沿厚度方向的分布 181
9.3分层和爆板的定义 182
9.4影响分层、爆板的因素 183
有挥发物的形成源是产生分层、爆板的必要条件 183
PP与铜箔面黏附力差是产生分层、爆板的充分条件 185
再流焊接温度选择不适是分层、爆板的诱发因素 188
可挥发物逃逸不畅是分层、爆板的助长因素 188
9.5分层、爆板发生的机理 189
分层发生的机理 189
爆板发生的机理 189
9.6预防分层、爆板的对策 191
根除爆板发生的必要条件 191
抑制爆板发生的充分条件 191
改善大铜箔面的透气性 192
第10章 无铅焊接中焊盘、焊缘起翘及芯片变形 194
10.1无铅焊接过程中的凝固过程 194
10.2起翘、剥离及对策 194
起翘的定义及研究动向 194
起翘现象发生的机理 195
从起翘发生的机理看抑制的对策 203
10.3 PBGA封装体翘曲及其对传统MSL分级的影响 205
背景 205
PBGA封装体翘曲发生的机理 206
现行标准的不足 206
B.T.Vaccaro等人的研究试验结论 207
第11章 无铅再流焊接中PBGA、CSP焊点空洞和球窝缺陷 209
11.1概述 209
11.2无铅焊接中PBGA、CSP焊点的空洞 210
PBGA、CSP焊点中空洞的分类及物理特征 210
空洞的影响因素 213
空洞的形成机理 220
空洞的检测和控制 224
空洞是问题吗 224
11.3无铅焊接中PBGA、CSP焊点的球窝现象 226
球窝现象的表现 226
球窝的分类和形位特征 226
在再流焊接过程中与球窝相关事件的研究 228
球窝发生的机理 232
球窝的危害 234
球窝的抑制措施 234
第12章 电子产品无铅制程的可靠性问题与失效分析 235
12.1电子产品无铅制程的可靠性评估 235
电子产品无铅制程可靠性概述 235
电子产品无铅制程对环境的适应性 235
12.2无铅焊点的可靠性问题 235
影响无铅焊点可靠性的因素 235
无铅焊点工艺可靠性设计 238
无铅焊点的可靠性评估 240
无铅电子产品长期工作的可靠性问题 242
12.3焊点失效分析基础 246
名词及定义 246
失效分析的目的和失效率曲线 247
失效分析的层次和原则 248
失效分析方法 248
焊点的主要失效模式 249
焊点的失效机理 251
12.4批量生产中无铅焊点失效特点及案例分析 257
无铅焊点失效的特有现象 257
SMT／THT混合组装无铅波峰焊接的可靠性问题 262
批量生产中无铅焊点失效案例分析 263
12.5无铅焊点的可靠性试验 271
无铅焊点可靠性试验的目的 271
试验分类和检测技术的适用性 272
主要的试验内容和方法 272
参考文献 287