现代电子装联工艺学.pdf

现代电子制造系列丛书 现代电子装联工艺学 刘 哲 付红志 编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书从 PCB、元器件和焊接材料入手，系统讲解了现代电子装联工艺中常见的技术，包括软钎焊、压接、胶接、螺装、分板等工艺技术，对电子装联过程失效和可靠性进行了分析，并站在工艺管理的角度阐述了现代电子装联的工艺管理要求。本书主要面向从事电子产品组装的一线技术人员、质量管理人员、物料工程人员、失效和可靠性分析人员以及相关管理人员，对从事工艺研究的人员也有一定的参考价值。本书既可作为中兴通讯电子制造职业技术学院的教材，也可作为相关企业员工系统学习电子产品装联工艺的参考书，还可作为高等院校相关专业的教学用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 现代电子装联工艺学刘哲，付红志编著.北京：电子工业出版社，2016.1（现代电子制造系列丛书）ISBN 978-7-121-27729-0.现 .刘 付 .电子装联工艺学 .TN305.93 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2015）第 287240 号 策划编辑：宋 梅 责任编辑：桑 昀 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：20.75 字数：531.2 千字 版 次：2016 年 1 月第 1 版 印 次：2016 年 1 月第 1 次印刷 印 数：3 000 册 定价：68.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。总 序 当前，各种技术的日新月异以及这个时代的各种应用和需求迅速地推动着现代电子制造技术的革命。各门学科，比如，物理学、化学、电子学、行为科学、生物学等的深度融合，提供了现代电子制造技术广阔的发展空间，特别是移动互联网技术的不断升级换代、工业4.0 技术推动着现代电子技术的高速发展。同时，现代电子制造技术将会在机遇和挑战中不断变革。比如，人们对环保、生态的需求，随着中国人口老龄化不断加剧，操作工人的短缺和生产的自动化，以及企业对生产效率提高的驱动，将会给现代电子制造技术带来深刻变革。不同的时代特征、运行环境和实现条件，使现代电子制造的发展也必须建立在一个崭新的起点上。这就意味着，在这样一个深刻的、深远的转折时期，电子制造业生态和电子生产制造体系的变革，为增强制造业竞争力提供了难得的机遇。对于中国这个全球电子产品的生产大国，电子制造技术无疑是非常重要的。而中兴通讯作为中国最大的通信设备上市公司，30年来，其产品经历了从跟随、领先到超越的发展历程，市场经历了从国内起步扩展到国外的发展历程，目前已成为全球领先的通信产品和服务供应商，可以说是中国电子通信产品高速发展的缩影。在中兴通讯成功的因素中，技术创新是制胜法宝，而电子制造技术也是中兴通讯的核心竞争力。无论是“中国智造”，还是“中国创造”，归根到底都依赖懂技术、肯实干的人才。中兴通讯要不断夯实自身生产制造雄厚的技术优势和特长，以更好地推动和支撑中兴通讯产品创新和技术创新。为此，2013 年中兴通讯组建了电子制造职业学院，帮助工程师进修学习新知识和新技术，不断提升工程师的技术能力。为提升学习和培训效果，我们下功夫编写供工程师进修学习的精品教材。为此，公司组织了以樊融融教授为首的教材编写小组，这个小组集中了中兴通讯既有丰富理论又有实践经验的资深的专家队伍，这批专家也可以说是业界级的工程师，这无疑保证了这套教材的水准。现代电子制造系列丛书共分三个系列，分别用于高级班、中级班、初级班，高级班教材有 4 本，中级班教材有 6 本，初级班教材有 2 本。本套丛书基本上覆盖了现代电子制造所有方面的理论、知识、实际问题及其答案，体现了教材的系统性、全面性、实用性，不仅在理论和实际操作上有一定的深度，更在新技术、新应用和新趋势方面有许多突破。本套丛书的内容也可以说是中兴通讯的核心技术，现在与电子工业出版社联合将此丛书公开出版发行，向社会和业界传播电子制造新技术，使现在和未来从事电子制造技术研究的工程师受益，将造福于中国电子制造整个行业，对推动中国制造提升能力有深远的影响，这无疑体现了“中兴通讯，中国兴旺”的公司愿景和一贯的社会责任。中兴通讯股份有限公司董事长 前 言 随着电子产品向多功能、微型化、高密度、环保方向发展，电子装联变得越来越重要，如何将现代电子产品可靠、高效、低廉、定制化地完成组装，已经成为现代电子装联的新课题。现代电子装联是随着封装、印制电路板、组装材料和组装技术共同发展起来的，在这一过程中，我们面临的高密度组装及其可靠性问题必须得到重视，而且基于生产过程的工艺管理为电子装联成功与否提供了保障。正是基于以上考量，我们根据现代电子装联在新形势下的要求，提出编制针对专业技术人员的系列教材，以满足现代电子装联的各项要求。本书从工艺的角度出发，系统讲解了涉及器件封装、印制电路板和装联辅料的相关知识，提出了满足现代电子装联的工艺要求，进而讲解了现代电子装联的主流工艺，包括软钎焊、压接、电子胶接、螺装、分板等工艺技术，并在此基础上讲述了现代电子装联的失效分析和可靠性知识，最后站在工艺管理的角度，讲解了在电子装联过程中需要关注的重点。全书共 11 章，第 1 章绪论，第 2 章现代电子装联器件封装，第 3 章印制电路板，第 4 章电子装联用辅料，第 5 章软钎焊接工艺技术，第 6 章压接工艺技术，第 7 章电子胶接工艺技术，第 8 章螺装工艺技术，第 9 章分板工艺技术，第 10 章现代电子装联失效分析及其可靠性，第 11 章电子装联工艺管理。本书第 1、2、3、5、6、7、8、9 章由刘哲编写，第 4、10、11 章由付红志编写。本书在编写过程中得到了中兴通讯股份有限公司董事长侯为贵的大力支持、关心和鼓励，并在百忙之中为本系列丛书作序。同时该公司执行副总裁邱未召和高级顾问马庆魁也亲自为本书的按时出版提供了指导与保障。作为前辈和老师，八十岁高龄的樊融融研究员亲自审核了全书，并为本书提出了很多宝贵的指导、意见和建议。在本书编写过程中，还得到制造工程研究院刘剑锋院长、工艺研究部石一和张加民部长、制造中心董海主任和丁国兴副主任、工艺部汪芸部长的关心和支持，在此向以上领导及同仁一并表示感谢！作者在完成本书的过程中得了制造工程研究院和制造中心贾忠中、邱华盛、王玉、黄祥彬、孙磊、史建卫、周强、陈达、张广威、王炳林、张作华、杨冀丰、王世堉、梁剑等同事的协助，在此表示由衷的感谢。本书编写中参考了一些专业书籍和网络上的相关资料，在此对相关作者表示衷心感谢！编著者 2015 年 12 月 于中兴通讯股份有限公司 VII 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 工艺概述.2 1.1.1 什么是工艺.2 1.1.2 如何理解工艺.2 1.1.3 什么是电子装联工艺.2 1.2 电子装联工艺技术的发展.3 1.2.1 发展历程.3 1.2.2 国内外发展状况.4 1.3 电子装联工艺学.6 1.3.1 什么是电子装联工艺学.6 1.3.2 现代电子装联工艺学特点.7 1.3.3 现代电子装联工艺的发展方向.7 思考题 1.8 第 2 章 现代电子装联器件封装.9 2.1 概述.10 2.1.1 封装的基本概念.10 2.1.2 电子封装的三个级别.11 2.2 元器件封装引脚.12 2.2.1 电子元器件引脚（电极）材料及其特性.12 2.2.2 引脚的可焊性涂层.14 2.3 常用元器件引线材料的镀层.24 2.3.1 THT/THD 类元器件引脚材料及镀层结构.24 2.3.2 SMC/SMD 类元器件引脚（电极）用材料及镀层结构.27 2.4 镀层可焊性的储存期试验及试验方法.33 2.4.1 储存期对可焊性的影响.33 2.4.2 加速老化处理试验.34 2.4.3 可焊性试验方法及其标准化.35 2.5 插装元器件.44 2.5.1 插装元器件的形式.44 2.5.2 常见插装元器件方向/极性的识别.44 2.5.3 常用插装元器件在印制电路板上的丝印标识.48 2.5.4 插装元器件的引脚成型.50 VIII 2.6 潮湿敏感元器件.54 2.6.1 基本概念.54 2.6.2 MSD 的分类以及 SMT 包装袋分级.56 2.6.3 潮湿敏感性标志.58 2.6.4 MSD 的入库、储存、配送、组装工艺过程管理.59 思考题 2.64 第 3 章 印制电路板.65 3.1 概述.66 3.1.1 基本概念.66 3.1.2 发展历程.66 3.1.3 印制板的分类.69 3.2 印制电路板制作.70 3.2.1 PCB 构成.70 3.2.2 PCB 加工.71 3.3 现代电子装联过程中常见的 PCB 缺陷.82 3.3.1 装联中的几种常见缺陷.82 3.3.2 检查工具和方法.84 3.3.3 常见缺陷的判定.84 3.4 PCB 的可制造性设计.90 3.4.1 可制造性设计的重要性.90 3.4.2 制造工艺能力.91 3.4.3 可制造性设计过程.92 3.4.4 PCB 电子装联可制造性设计.93 思考题 3.106 第 4 章 电子装联用辅料.107 4.1 概述.108 4.1.1 电子装联用辅料的作用.108 4.1.2 电子装联用辅料的构成.108 4.2 钎料.108 4.2.1 钎料的定义和分类.108 4.2.2 锡铅钎料的特性和应用.108 4.2.3 无铅钎料的特性和应用.110 4.2.4 钎料中的杂质及其影响.111 4.2.5 钎料的评估和选择.112 IX 4.3 电子装联用助焊剂.112 4.3.1 助焊剂的分类.112 4.3.2 按助焊剂活性分类.113 4.3.3 按 JST-D-004 分类.113 4.3.4 助焊剂的作用及作用机理.113 4.3.5 在焊接中如何评估和选择助焊剂.116 4.4 再流焊接用焊膏.117 4.4.1 定义和特性.117 4.4.2 焊膏中常用的钎料合金成分及其种类.118 4.4.3 焊膏中糊状助焊剂各组成部分的作用及作用机理.118 4.4.4 焊膏的应用特性.120 4.4.5 如何选择和评估焊膏.120 4.5 电子胶水.122 4.5.1 电子胶水的种类和特性.122 4.5.2 电子胶水选择时应注意的问题.122 4.5.3 常用电子胶水.122 4.6 其他类电子装联辅料.124 4.6.1 金手指保护胶纸.124 4.6.2 耐高温胶纸.124 4.6.3 清洗剂.124 思考题 4.124 第 5 章 软钎焊接工艺技术.125 5.1 软钎焊接理论.126 5.1.1 什么是软钎焊.126 5.1.2 软钎焊接机理.127 5.2 手工焊接工艺.129 5.2.1 手工焊接用工具和材料.129 5.2.2 手工焊接工艺.132 5.2.3 手工焊接注意事项.138 5.3 波峰焊焊接工艺.139 5.3.1 波峰焊焊接机理.139 5.3.2 波峰焊焊接工艺参数.142 5.3.3 波峰焊焊接工艺窗口的调制.147 5.3.4 故障模式、原理和解决方法.147 5.4 选择性波峰焊焊接工艺.156 5.4.1 工艺原理.156 5.4.2 工艺参数.158 5.4.3 选择性波峰焊焊接工艺窗口调制.161 5.4.4 选择性波峰焊焊接故障模式、原理和解决方法.164 X 5.5 再流焊接工艺.172 5.5.1 再流焊接机理.172 5.5.2 主要工艺参数.173 5.5.3 再流焊接工艺参数的调制.174 5.5.4 再流焊接故障模式、原理和解决方法.177 5.6 其他焊接工艺.183 5.6.1 气相回流焊接工