表面组装技术(SMT)通用工艺与无铅工艺实施电子书

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前言

第一部分 表面组装（SMT）通用工艺

第1章 表面组装工艺条件

1.1 厂房承重能力、振动、噪声及防火防爆要求

1.2 电源

1.3 气源

1.4 排风、烟气排放及废弃物处理

1.5 照明

1.6 工作环境

1.7 SMT制造中的静电防护技术

1.7.1 防静电基础知识

1.7.2 国际静电防护协会推荐的6个原则

1.7.3 高密度组装对防静电的新要求

1.7.4 IPC推荐的电子组装件操作的习惯做法

1.7.5 具有ESD危害的不正确做法举例

1.7.6 手工焊接中防静电的一般要求和防静电措施

1.7.7 ESD防护相关标准与我国ESD防护的现状

1.8 对SMT生产线设备、仪器、工具的要求

1.9 SMT制造中的工艺控制与质量管理

1.9.1 SMT制造中的工艺控制

1.9.2 SMT制造中的质量管理

1.9.3 SPC和六西格玛质量管理理念简介

思考题

第2章 典型表面组装方式及其工艺流程

2.1 表面组装技术的组装类型

2.2 典型表面组装方式

2.3 纯表面组装工艺流程

2.4 表面组装和插装混装工艺流程

2.5 工艺流程的设计原则

2.6 选择表面组装工艺流程应考虑的因素

2.7 表面组装工艺的发展

思考题

第3章 施加焊膏通用工艺

3.1 施加焊膏技术要求

3.2 表面组装工艺材料焊膏的选择和正确使用

3.3 施加焊膏的方法和各种方法的适用范围

3.4 印刷焊膏的原理

3.5 全自动与半自动印刷机金属模板印刷焊膏工艺

3.6 印刷机安全操作规程及设备维护

3.7 影响印刷质量的主要因素

3.8 提高印刷质量的措施

3.9 印刷焊膏的主要缺陷与不良品的判定和调整方法

3.10 采用简易印刷工装手工印刷焊膏工艺介绍

3.11 手动点胶机滴涂焊膏工艺介绍

3.12 ProFlow DirEkt——焊膏印刷新技术介绍

3.13 SMT不锈钢激光模板制作外协程序及工艺要求

思考题

第4章 施加贴片胶通用工艺

4.1 施加贴片胶的技术要求

4.2 表面组装工艺材料——贴片胶

4.3 施加贴片胶的方法和工艺参数的控制

4.3.1 针式转印法

4.3.2 印刷法

4.3.3 压力注射法（分配器滴涂法）

4.4 施加贴片胶的工艺流程

4.5 贴片胶固化

4.5.1 热固化

4.5.2 光固化

4.6 施加贴片胶检验

4.7 清洗

4.8 返修

4.9 点胶中常见的缺陷与解决方法

思考题

第5章 自动贴装机贴片通用工艺

5.1 贴装元器件的工艺要求

5.2 自动贴装机的贴装过程和工艺流程

5.3 贴装前准备

5.4 开机

5.5 编程

5.5.1 编程基础知识

5.5.2 贴片程序优化原则及编程工艺注意事项

5.5.3 离线编程

5.5.4 在线编程

5.6 安装供料器

5.7 做基准标志（Mark）和元器件的视觉图像

5.8 首件试贴并检验

5.9 根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像

5.10 连续贴装生产

5.11 检验

5.12 转再流焊工序

5.13 提高自动贴装机的贴装效率

5.14 生产线多台贴片机的任务平衡

5.15 贴片故障分析及排除方法

5.16 贴装机的设备维护和安全操作规程

5.17 手工贴装工艺介绍

思考题

第6章 再流焊通用工艺

6.1 再流焊的工艺目的和原理

6.2 再流焊的工艺要求

6.3 再流焊的工艺流程

6.4 焊接前准备

6.5 开炉

6.6 编程（设置温度、速度等参数）或调程序

6.7 测试实时温度曲线

6.7.1 温度曲线测量、分析系统

6.7.2 实时温度曲线的测试方法和步骤

6.7.3 BGA/CSP、QFN实时温度曲线的测试方法

6.8 正确分析与优化再流焊温度曲线

6.8.1 理想的温度曲线

6.8.2 正确分析与优化再流焊温度曲线

6.9 首件表面组装板焊接与检测

6.10 连续焊接

6.11 检测

6.12 停炉

6.13 注意事项与紧急情况处理

6.14 再流焊炉的安全操作规程

6.15 双面回流焊工艺控制

6.16 双面贴装BGA工艺

6.17 常见再流焊焊接缺陷、原因分析及预防和解决措施

6.17.1 再流焊的工艺特点

6.17.2 影响再流焊质量的原因分析

6.17.3 SMT再流焊中常见的焊接缺陷分析与预防对策

6.18 再流焊炉的设备维护

6.19 通孔插装元件（THC）再流焊工艺介绍

6.19.1 通孔元件再流焊工艺的优、缺点及应用

6.19.2 通孔元件再流焊工艺对设备的特殊要求

6.19.3 通孔元件再流焊工艺对元件的要求

6.19.4 通孔元件焊膏量的计算

6.19.5 通孔元件的焊盘设计

6.19.6 通孔元件的模板设计

6.19.7 施加焊膏工艺

6.19.8 插装工艺

6.19.9 再流焊工艺

6.19.10 焊点检测

思考题

第7章 波峰焊通用工艺

7.1 波峰焊原理

7.2 波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求

7.3 波峰焊的设备、工具及工艺材料

7.3.1 设备、工具

7.3.2 工艺材料

7.4 波峰焊的工艺流程和操作步骤

7.5 波峰焊工艺参数控制要点

7.6 波峰焊质量控制方法

7.7 波峰焊机安全技术操作规程

7.8 影响波峰焊质量的因素与波峰焊常见焊接缺陷分析及预防对策

7.8.1 影响波峰焊质量的因素

7.8.2 波峰焊常见焊接缺陷的原因分析及预防对策

思考题

第8章 手工焊、修板和返修工艺

8.1 手工焊接基础知识

8.2 表面贴装元器件（SMC/SMD）手工焊工艺

8.2.1 两个端头无引线片式元件的手工焊接方法

8.2.2 翼形引脚元件的手工焊接方法

8.2.3 J形引脚元件的手工焊接方法

8.3 表面贴装元器件修板与返修工艺

8.3.1 虚焊、桥接、拉尖、不润湿、焊料量少、焊膏未熔化等焊点缺陷的修整

8.3.2 Chip元件吊桥、元件移位的修整

8.3.3 三焊端的电位器、SOT、SOP、SOJ移位的返修

8.3.4 QFP和PLCC表面组装器件移位的返修

8.3.5 BGA的返修和置球工艺

8.4 无铅手工焊接和返修技术

8.5 手工焊接、返修质量的评估和缺陷的判断

思考题

第9章 表面组装板焊后清洗工艺

9.1 清洗机理

9.2 表面组装板焊后清洗的传统有机溶剂清洗工艺

9.2.1 超声波清洗

9.2.2 汽相清洗

9.3 非ODS清洗介绍

9.3.1 免清洗技术

9.3.2 有机溶剂清洗

9.3.3 水洗技术

9.3.4 半水清洗技术

9.4 水清洗和半水清洗的清洗过程

9.5 水清洗常见故障的产生原因及解决措施

9.6 水清洗的安全性与环境要求

9.7 清洗后的检验

9.8 电子产品清洗工艺设计

思考题

第10章 表面组装检验（检测）工艺

10.1 组装前的检验（或称来料检测）

10.1.1 表面组装元器件（SMC/SMD）检验

10.1.2 印制电路板（PCB）检验

10.1.3 工艺材料检验

10.2 工序检验（检测）

10.2.1 印刷焊膏工序检验

10.2.2 贴装工序检验（包括机器贴装和手工贴装）

10.2.3 再流焊工序检验（焊后检验）

10.2.4 清洗工序检验

10.3 表面组装板检验

10.4 自动光学检测（AOI）

10.4.1 AOI在SMT中的作用

10.4.2 AOI编程

10.4.3 AOI自动检测操作规程

10.5 自动X射线检测

10.5.1 X射线评估和判断BGA、CSP焊点缺陷的标准

10.5.2 X射线检测BGA、CSP焊点图像的评估和判断及其他应用

10.6 美国电子装联协会《电子组装件验收标准IPC-A-610D》简介

10.6.1 IPC-A-610概述

10.6.2 IPC-A-610D简介

10.6.3 相关文件和适用的相关文件

10.6.4 IPC-A-610D第5章 焊接（Soldering）内容介绍

10.6.5 IPC-A-610D第7章 通孔工艺（Through-Hole Technology）内容介绍

10.6.6 IPC-A-610D第8章 表面组装件（Surface Mount Assemblies）内容介绍

思考题

第11章 电子组装件三防涂覆工艺

11.1 环境对电子设备的影响

11.2 三防设计的基本概念

11.3 三防涂覆材料

11.4 电子组装件新型防护技术——选择性涂覆工艺

11.4.1 工艺流程

11.4.2 选择性涂覆工艺

11.4.3 印制电路板和组装件敷形涂覆的质量检测

11.4.4 军用电子设备三防工艺和环境试验标准目录

思考题

第12章 挠性印制电路板的表面组装工艺

12.1 挠性印制电路板的定义和应用

12.2 挠性印制电路板的组成材料及其优缺点

12.3 挠性印制电路板的分类

12.4 挠性印制电路板的制造工艺

12.5 挠性板的表面组装技术

12.5.1 挠性板焊接载板治具

12.5.2 挠性板在印刷、贴装、焊接、传送运输和清洗过程中应注意的问题

思考题

第13章 陶瓷基板表面组装工艺

13.1 陶瓷基板

13.1.1 陶瓷基板的功能

13.1.2 陶瓷基板的表面特性

13.1.3 氧化铝基板

13.2 组装工艺

13.2.1 引言

13.2.2 芯片和基板的贴装

13.2.3 互连

思考题

第14章 其他工艺和新技术介绍

14.1 0201、01005的印刷与贴装技术

14.1.1 0201、01005的焊膏印刷技术

14.1.2 0201、01005的贴装技术

14.2 PQFN的印刷、贴装与返修工艺

14.2.1 PQFN的印刷和贴装

14.2.2 PQFN的返修工艺

14.3 COB技术

14.4 倒装芯片FC（Flip Chip）与晶圆级CSP（WL-CSP）、WLP（Wafer Level Processing）的组装技术

14.5 倒装芯片（Flip Chip）、晶圆级CSP和CSP底部填充工艺

14.6 三维堆叠POP（Package On Package）技术

14.7 ACA、ACF与ESC技术

14.7.1 导电胶的种类及应用

14.7.2 ACA、ACF技术

14.7.3 ESC技术

14.8 无焊料电子装配工艺——Occam倒序互连工艺介绍

思考题

第二部分 无铅工艺实施

第15章 无铅焊接概况

15.1 无铅简介

15.1.1 实施无铅的必要性

15.1.2 ROHS指令与WEEE指令

15.1.3 无铅的定义和标识

15.2 无铅焊接的现状

15.3 无铅焊料合金

15.3.1 对无铅焊料合金的要求

15.3.2 目前最有可能替代Sn/Pb焊料的合金材料

15.3.3 Sn-Ag共晶合金

15.3.4 Sn-Ag-Cu三元合金

15.3.5 Sn-Cu系焊料合金

15.3.6 Sn-Zn系焊料合金

15.3.7 Sn-Bi系焊料合金

15.3.8 Sn-In和Sn-Sb系合金

15.3.9 目前应用最多的无铅焊料合金

15.3.10 关于Sn-Ag-Cu系焊料的最佳成分

15.3.11 继续攻克研究更理想的无铅焊料

15.4 无铅对助焊剂的要求

15.5 无铅对PCB的要求

15.6 无铅对元器件的要求

思考题

第16章 运用焊接理论正确设置再流焊温度曲线

16.1 电子装联技术中的焊接技术——软钎焊技术

16.2 焊接（钎焊）机理

16.2.1 焊接过程中助焊剂与金属表面（母材）、熔融焊料之间的相互作用

16.2.2 熔融焊料与焊件（母材）表面之间的反应

16.2.3 钎缝的金相组织

16.3 焊点强度、连接可靠性分析

16.4 如何获得理想的界面组织

16.5 无铅焊接机理

16.6 Sn-Ag-Cu焊料与不同材料的金属焊接时的界面反应和钎缝组织

16.6.1 无铅焊料、元器件焊端镀层材料、PCB焊盘表面镀层三要素

16.6.2 焊料合金元素与各种金属电极焊接后在界面形成的化合物

16.6.3 Sn系焊料与Ni/Au（ENIG）焊盘焊接的界面反应和钎缝组织

16.6.4 Sn系焊料与42号合金钢（Fe-42Ni合金）焊接的界面反应和钎缝组织

16.7 无铅焊接材料的相容性

16.8 运用焊接理论正确设置无铅再流焊温度曲线

16.8.1 以焊接理论为指导、分析再流焊的焊接机理

16.8.2 影响钎缝（金属间结合层）质量与厚度的因素

16.8.3 运用焊接理论正确设置无铅再流焊温度曲线

16.8.4 几种典型的温度曲线

思考题

第17章 无铅焊接的特点、应对措施及如何建立符合ROHS的无铅生产线

17.1 无铅工艺与有铅工艺比较

17.2 无铅焊接的特点

17.2.1 从再流焊温度曲线分析无铅再流焊的特点及对策

17.2.2 无铅波峰焊特点及对策

17.3 无铅焊接对设备的要求

17.4 如何建立无铅回流焊生产线

17.5 如何建立无铅波峰焊生产线

17.5.1 无铅波峰焊机的评估

17.5.2 预防和控制Pb污染、Cu污染和Fe污染

思考题

第18章 无铅工艺实施

18.1 确定组装方式及工艺流程

18.2 选择无铅元器件

18.3 选择无铅PCB材料及焊盘涂镀层

18.4 选择无铅焊接材料（包括合金和助焊剂）

18.5 无铅产品PCB设计

18.6 无铅印刷工艺

18.7 无铅贴装工艺

18.8 无铅再流焊工艺控制

18.8.1 三种无铅再流焊温度曲线

18.8.2 无铅再流焊工艺控制

18.9 无铅波峰焊工艺控制

18.10 无铅焊点外观检测

18.11 无铅手工焊接和返修

18.12 无铅焊后清洗

18.13 高可靠性产品（或有条件的情况下）要做可靠性试验检测

18.14 对无铅产品进行质量评估、确保符合ROHS

18.15 无铅工艺实施过程总结

思考题

第19章 焊点可靠性试验与失效分析技术

19.1 焊点可靠性概论

19.1.1 研究焊点可靠性的意义

19.1.2 可靠性基本概念

19.1.3 可靠性试验概述

19.1.4 确保可靠性的基本工作内容

19.1.5 影响焊点可靠性的主要环境应力

19.1.6 焊点的主要失效模式

19.1.7 焊点主要失效机理

19.2 焊点的可靠性试验方法

19.2.1 可靠性试验的基本内容

19.2.2 焊点的可靠性试验标准

19.2.3 焊点的失效判据与失效率分布

19.2.4 主要的可靠性试验方法

19.2.5 无铅焊点可靠性试验的方案设计

19.3 焊点的失效分析技术

19.3.1 焊点的形成过程与影响因素

19.3.2 导致焊点缺陷的主要原因与机理分析

19.3.3 焊点失效分析的基本流程

19.3.4 焊点失效分析技术

19.3.5 焊点失效分析案例

思考题

第20章 无铅焊接可靠性讨论及过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题

20.1 关于过渡时期无铅焊接可靠性的讨论

20.2 过渡阶段有铅、无铅混用制程分析

20.2.1 再流焊工艺中无铅焊料与有铅元件混用

20.2.2 再流焊工艺中有铅焊料与无铅元件混用

20.2.3 无铅波峰焊必须预防和控制Pb污染

20.3 过渡阶段有铅、无铅混用必须注意材料的相容性

20.4 过渡阶段有铅和无铅混用问题的应对措施

思考题

第21章 无铅生产物料管理

21.1 加强对上游供应商的管理

21.2 建立无铅物料管理制度与措施

21.3 无铅元器件、PCB、焊接材料的评估与认证

21.3.1 无铅元器件的检测与评估

21.3.2 无铅PCB的检测与评估

21.3.3 无铅助焊剂的检测与评估

21.3.4 无铅焊膏的检测与评估

21.3.5 无铅焊料棒的检测与评估

21.3.6 无铅焊锡丝的检测与评估

思考题

附录A IEC/TC91电子装联及其相关无铅标准

附录B 与SMT相关的部分IPC标准目录

参考文献