　　本书是作者从事电子工艺工作多年的经验总结。分上下两篇，上篇汇集了表面组装技术的70项核心工艺，从工程应用角度，全面、系统地对其应用原理进行了解析和说明，对深刻理解SMT的工艺原理、指导实际生产、处理生产现场问题有很大的帮助；下篇精选了124个典型的组装失效现象或案例，较全面地展示了实际生产中遇到的各种工艺问题，包括由工艺、设计、元器件、PCB、操作、环境等因素引起的工艺问题，对处理现场生产问题、提高组装的可靠性具有非常现实的指导作用。本书编写形式新颖、直接切入主题、重点突出，是一本非常有价值的工具书。适合于有一年以上实际工作经历的电子装联工程师使用，也可作为大、专院校电子装联专业学生的参考书。

作者简介

贾忠中，中兴通讯总工艺师。主要研究领域：SMT技术。主要作品有：《SMT工艺质量控制》电子工业出版社，2007；《SMT核心工艺解析与案例分析》电子工业出版社，2010；《SMT核心工艺解析与案例分析》第2版，电子工业出版社，2013.

第1章　表面组装基础知识
1．1　SMT概述/3
1．2　表面组装基本工艺流程/5
1．3　PCBA组装流程设计/6
1．4　表面组装元器件的封装形式/9
1．5　印制电路板制造工艺/15
1．6　表面组装工艺控制关键点/23
1．7　表面润湿与可焊性/24
1．8　焊点的形成过程与金相组织/25
1．9　黑盘/36
1．10　工艺窗口与工艺能力/37
1．11　焊点质量判别/38
1．12　片式元器件焊点剪切力范围/41
1．13　P-BGA封装体翘曲与吸潮量、温度的关系/42
1．14　PCB的烘干/45
1．15　焊点可靠性与失效分析的基本概念/47
1．16　贾凡尼效应、电迁移、爬行腐蚀与硫化的概念/48
1．17　再流焊接次数对BGA与PCB的影响/52
1．18　焊点可靠性试验与寿命预估（IPC-9701）/54

第2章　工艺辅料
2．1　焊膏/60
2．2　失活性焊膏/68
2．3　无铅焊料合金及相图/70

第3章　核心工艺
3．1　钢网设计/73
3．2　焊膏印刷/79
3．3　贴片/89
3．4　再流焊接/90
3．5　波峰焊接/103
3．6　选择性波峰焊接/120
3．7　通孔再流焊接/126
3．8　柔性板组装工艺/128
3．9　烙铁焊接/130
3．10　BGA的角部点胶加固工艺/132
3．11　散热片的粘贴工艺/133
3．12　潮湿敏感器件的组装风险/134
3．13　Underfill加固器件的返修/135
3．14　不当的操作行为/136

第4章　特定封装组装工艺
4．1　03015封装的组装工艺/138
4．2　01005组装工艺/140
4．3　0201组装工艺 /145
4．4　0．4mm CSP组装工艺/148
4．5　BGA组装工艺/155
4．6　PoP组装工艺/159
4．7　QFN组装工艺/166
4．8　LGA组装工艺/179
4．9　陶瓷柱状栅阵列元件（CCGA）组装工艺要点/180
4．10　晶振组装工艺要点/181
4．11　片式电容组装工艺要点/182
4．12　铝电解电容器膨胀变形对性能的影响评估/185
4．13　子板/模块铜柱引出端组装工艺要点/186
4．14　表贴同轴连接器焊接的可靠性/187
4．15　LED的波峰焊接/189

第5章　无铅工艺
5．1　RoHS/190
5．2　无铅工艺/191
5．3　BGA混装工艺/192
5．4　混装工艺条件下BGA的收缩断裂问题/200
5．5　混装工艺条件下BGA的应力断裂问题/205
5．6　PCB表面处理工艺引起的质量问题/209
5．6．1　OSP工艺/211
5．6．2　ENIG工艺/213
5．6．3　Im-Ag工艺/217
5．6．4　Im-Sn工艺/221
5．6．5　OSP选择性处理/224
5．7　无铅工艺条件下微焊盘组装的要领/225
5．8　无铅烙铁的选用/226
5．9　无卤组装工艺面临的挑战/227

第6章　可制造性设计
6．1　焊盘设计/230
6．2　元器件间隔设计/235
6．3　阻焊层的设计/236
6．4　PCBA的热设计/237
6．5　面向直通率的工艺设计/240
6．6　组装可靠性的设计/246
6．7　再流焊接底面元器件的布局设计/248
6．8　厚膜电路的可靠性设计/249
6．9　散热器的安装方式引发元器件或焊点损坏/251
6．10　插装元器件的工艺设计/253

第7章　由工艺因素引起的问题
7．1　密脚器件的桥连/257
7．2　密脚器件虚焊/259
7．3　空洞/260
7．4　元器件侧立、翻转/275
7．5　BGA虚焊的类别/276
7．6　BGA球窝现象/277
7．7　镜面对贴BGA缩锡断裂现象/280
7．8　BGA焊点机械应力断裂/283
7．9　BGA热重熔断裂/301
7．10　BGA结构型断裂/303
7．11　BGA冷焊/305
7．12　BGA焊盘不润湿/306
7．13　BGA焊盘不润湿――特定条件：焊盘无焊膏/307
7．14　BGA黑盘断裂/308
7．15　BGA返修工艺中出现的桥连/309
7．16　BGA焊点间桥连/311
7．17　BGA焊点与临近导通孔锡环间桥连/312
7．18　无铅焊点表面微裂纹现象/313
7．19　ENIG盘面焊锡污染/314
7．20　ENIG盘/面焊剂污染/315
7．21　锡球――特定条件：再流焊工艺/316
7．22　锡球――特定条件：波峰焊工艺/317
7．23　立碑/319
7．24　锡珠/321
7．25　0603波峰焊时两焊端桥连/322
7．26　插件元器件桥连/323
7．27　插件桥连――特定条件：
安装形态（引线、焊盘、间距组成的环境）引起的/324
7．28　插件桥连――特定条件：托盘开窗引起的/325
7．29　波峰焊掉片/326
7．30　波峰焊托盘设计不合理导致冷焊问题/327
7．31　PCB变色但焊膏没有熔化/328
7．32　元器件移位/329
7．33　元器件移位――特定条件：设计/工艺不当/330
7．34　元器件移位――特定条件：较大尺寸热沉焊盘上有盲孔/331
7．35　元器件移位――特定条件：焊盘比引脚宽/332
7．36　元器件移位――特定条件：元器件下导通孔塞孔不良/333
7．37　元器件移位――特定条件：元器件焊端不对称/334
7．38　通孔再流焊插针太短导致气孔/335
7．39　测试针床设计不当，造成焊盘烧焦并脱落/336
7．40　QFN开焊与少锡（与散热焊盘有关的问题）/337
7．41　热沉元器件焊剂残留物聚集现象/338
7．42　热沉焊盘导热孔底面冒锡/339
7．43　热沉焊盘虚焊/341
7．44　片式电容因工艺引起的开裂失效/342
7．45　变压器、共模电感开焊/345
7．46　密脚连接器桥连/346

第8章　由PCB引起的问题
8．1　无铅HDI板分层/349
8．2　再流焊接时导通孔“长”出黑色物质/350
8．3　波峰焊点吹孔/351
8．4　BGA拖尾孔/352
8．5　ENIG板波峰焊后插件孔盘边缘不润湿现象/353
8．6　ENIG表面过炉后变色/355
8．7　ENIG面区域性麻点状腐蚀现象/356
8．8　OSP板波峰焊接时金属化孔透锡不良/357
8．9　OSP板个别焊盘不润湿/358
8．10　OSP板全部焊盘不润湿/359
8．11　喷纯锡对焊接的影响/360
8．12　阻焊剂起泡/361
8．13　ENIG镀孔压接问题/362
8．14　PCB光板过炉（无焊膏）焊盘变深黄色/363
8．15　微盲孔内残留物引起BGA焊点空洞大尺寸化/364
8．16　超储存期板焊接分层/365
8．17　PCB局部凹陷引起焊膏桥连/366
8．18　BGA下导通孔阻焊偏位/367
8．19　导通孔藏锡珠现象及危害/368
8．20　单面塞孔质量问题/369
8．21　CAF引起的PCBA失效/370
8．22　PCB基材波峰焊接后起白斑现象/372

第9章　由元器件电极结构、封装引起的问题
9．1　银电极浸析/375
9．2　单侧引脚连接器开焊/376
9．3　宽平引脚开焊/377
9．4　片式排阻开焊/378
9．5　QFN虚焊/379
9．6　元器件热变形引起的开焊/380
9．7　SLUG-BGA的虚焊/381
9．8　BGA焊盘下PCB次表层树脂开裂/382
9．9　陶瓷板塑封模块焊接时内焊点桥连/384
9．10　全矩阵BGA的返修――角部焊点桥连或心部焊点桥连 /385
9．11　铜柱引线的焊接――焊点断裂/386
9．12　堆叠封装焊接造成内部桥连/387
9．13　片式排阻虚焊/388
9．14　手机EMI器件的虚焊/389
9．15　FCBGA翘曲/390
9．16　复合器件内部开裂――晶振内部/391
9．17　连接器压接后偏斜/392
9．18　引脚伸出太长，导致通孔再流焊“球头现象”/393
9．19　钽电容旁元器件被吹走/394
9．20　灌封器件吹气/395
9．21　手机侧键内进松香/396
9．22　MLP（Molded Laser PoP）的虚焊与桥连/398
9．23　表贴连接器焊接变形/401
9．24　片容应力失效/403

第10章　由设备引起的问题
10．1　再流焊后PCB表面出现异物/405
10．2　PCB静电引起Dek印刷机频繁死机/406
10．3　再流焊接炉链条颤动引起元器件移位/407
10．4　再流焊接炉导轨故障使单板烧焦/408
10．5　贴片机PCB夹持工作台上下冲击引起重元器件移位/409
10．6　钢网变形导致BGA桥连/410
10．7　擦网纸与擦网工艺引起的问题/411

第11章　由设计因素引起的工艺问题
11．1　HDI板焊盘上的微盲孔引起的少锡/开焊/413
11．2　焊盘上开金属化孔引起的虚焊、冒锡球/414
11．3　焊盘与元器件引脚尺寸不匹配引起开焊/416
11．4　焊盘大小不同导致表贴电解电容器再流焊接移位/417
11．5　测试盘接通率低/417
11．6　BGA附近设计有紧固件，无工装装配时容易引起BGA焊点断裂/418
11．7　散热器弹性螺钉布局不合理引起周边BGA的焊点拉断/419
11．8　局部波峰焊工艺下元器件布局不合理导致被撞掉/420
11．9　模块黏合工艺引起片容开裂/421
11．10　不同焊接温度需求的元器件布局在同一面/422
11．11　设计不当引起片容失效/423
11．12　设计不当导致模块电源焊点断裂/424
11．13　拼板V槽残留厚度小导致PCB严重变形/426
11．14　0．4mm间距CSP焊盘区域凹陷/428
11．15　薄板拼板连接桥宽度不足引起变形/430
11．16　灌封PCBA插件焊点断裂/431

第12章　由手工焊接、三防工艺引起的问题
12．1　焊剂残留物引起的绝缘电阻下降/432
12．2　焊点表面残留焊剂白化/435
12．3　强活性焊剂引起焊点间短路/436
12．4　焊点附近三防漆变白/437
12．5　导通孔焊盘及元器件焊端发黑/438

第13章　操作不当引起的焊点断裂与元器件问题
13．1　不当的拆连接器操作使SOP引脚拉断/439
13．2　机械冲击引起BGA脆断/440
13．3　多次弯曲造成BGA焊盘拉断/441
13．4　无工装安装螺钉导致BGA焊点拉断/442
13．5　元器件被周转车导槽撞掉/443
13．6　无工装操作使元器件撞掉/444

第14章　腐蚀失效
14．1　常见的腐蚀现象/445
14．2　厚膜电阻/排阻硫化失效/447
14．3　电容硫化现象/449
14．4　爬行腐蚀现象/451
14．5　银有关的典型失效/453

附录A　术语?缩写?简称

参考文献

前言/序言

　　本书第1版出版于2010年11月，写作的目的很简单，不想写一本SMT的基础教程书，因为类似的书已经很多，希望能够写一点对读者有帮助的参考书，哪怕有一个案例或一句话能够对读者所从事的工作有所启发就知足了。在此思想指导下，我把自己多年从事SMT的一些心得、案例进行了简单的整理，奉献给读者。
　　本次再版新增50多节内容，并重点对上篇内容进行了较多的补充与完善，特别是“特定封装组装工艺”和“焊点的金相组织”部分；对下篇的案例进行了部分替换，希望给读者提供更多典型的经验。因为很多企业生产的PCBA种类不多，可能碰到的问题也不会很多。这些“经验”将有助于读者系统地考虑问题，完善设计与工艺方法，提高制造质量与效率。
　　表面组装技术（SMT）是一门比较复杂且不断发展中的技术，从有铅工艺到无铅工艺、从大焊盘焊接到微焊盘焊接，挑战不断，但是其基本的原理没有变，工艺工作的使命没有变（工艺实现和工艺稳定的问题）。重点掌握SMT的工艺要领、工程知识、常见焊接不良现象的产生机理与处置对策，对建立有效的工艺控制体系、快速解决生产工艺问题，具有十分重要的现实意义。
　　工艺要领，顾名思义，就是指工艺技术或工艺方法与要求的关键点。掌握了这些关键点，就等于抓住了工艺技术的“魂”，在遇到千变万化的不良现象时就可沿着正确的方向去分析和解决。举例来讲，如果不了解BGA焊接时本身要经历“两次塌落”和“变形”这两个微观的物理过程，就很难理解BGA焊接峰值温度与焊接时间的意义。再比如，如果不了解有铅焊膏焊接无铅BGA将改变焊点的熔点以及组分的特性，就很难理解混装工艺的复杂性。因此，在学习工艺知识时，掌握要领非常重要，它是分析、解决疑难工艺问题的基础。
　　作为一名SMT工程师，如果仅仅停留在了解书本知识的层次，那么绝对称不上合格。生产现场需要的是掌握基本工程知识的人。对装联工艺而言，工程知识包括工艺窗口、基准工艺参数与基本工艺方法，如钢网开窗，对某一特定的封装，采用多厚的钢网、开什么形状以及多大尺寸的窗口。这些具体的、可用的应用知识，一般都是基于试验或经验获得的。
　　如果不了解每类元器件容易发生的焊接问题、产生原因，那么就不能有效地预防。道理很简单，没有想到的绝对做不到。掌握常见焊接不良现象的产生机理与处置对策，最根本的途径是在实践中运用所学的理论知识、分析问题、解决问题，把理论知识转化为处理问题的能力。工艺是一门实践性很强的学问，靠经验的积累，正如医生看病，看的病人多了，经验就丰富了。实践中，我们经常会碰到这样的情况，比如什么是芯吸现象？相信大多数工程师都能够回答出来，但在碰到由芯吸引起的问题时往往不会想到芯吸，这是因为没有把理论知识转化为处理问题的能力。日本电子产品以质量著称于世，一条重要的经验就是“学习故障，消除预期故障”。从实践中汲取经验，把经验再用于指导实践，这是非常重要的方法。
　　装联工艺质量涉及 “人、机、料、环、法”五大方面。如果这些“入口”的质量波动很大，那么建立高质量、可重复的工艺就是一句空话。许多企业为了降低采购成本、规避风险，使用多品牌的物料，这对工艺而言是一大隐患。不同品牌的物料，特别是标准化程度比较低的那些物料，常常重量不同、引脚宽度不同，这些往往是导致工艺不稳定的因素。因此，要打造一流的工艺，必须从物料选型、工艺设计、工艺试制、工艺优化、质量监控等方面系统思考、系统控制。
　　鉴于以上认知，我从应用角度筛选了70个核心工艺议题，对其进行了总结与解析，指出要领，作为本书的上篇；同时，精心选编了124个典型案例，图文并茂地介绍了缺陷的特征、常见原因以及改进措施，作为本书的下篇。
　　对于案例的选编，主要是以能够帮助读者深入理解工艺因素的影响为主要考量（限于篇幅，案例都略去了问题的分析、解决过程，待以后有机会与读者深入交流）。对于案例提供的解决措施，限于“现象、现场、现物”的差异，仅供参考，不可盲目照搬。希望读者参考时注意：第一，这些案例中提供的解决方法不是一个关于某问题的系统解决方案；第二，要认识到，“一个工艺问题可能有多种产生原因，同样的原因可能导致不同的缺陷”，在采取措施之前，必须对问题进行准确定位，对措施进行验证，不可盲目照搬；第三，要认识到，许多工艺措施具有“两面性”，比如，为减少密脚器件的桥连而使用薄的钢网，但会加大引脚共面性差的元器件的开焊（Open Soldering）概率，因此，在采取措施前必须进行权衡与评估。
　　需要说明的是，有个别案例同时出现在不同的章节，这不是简单的笔误，而是作者有意重复使用。有些工艺问题产生的原因，有时很难界定为设计问题、物料问题或操作问题，它们之间有时会转换，往往从不同的方面都可以解决。对于此类问题的产生原因，可以说是A原因，也可以说是B原因。比如， BGA周围装螺钉容易引起BGA焊点拉断的问题，可以说是设计问题，也可以说是操作问题。本书下篇之所以按问题产生原因进行分类，主要是希望强化读者对这些工艺影响因素的认识，在分析问题时想到它。
　　为了不给读者增加阅读负担，本书采用图表格式编排，凡是图能够说明的问题就没有再用文字加以说明，也就是许多有价值的信息包含在图中。另外，为了强调一些观点，本书采用了加粗字体或颜色标示的手段，目的是希望读者抓住要领。
　　本书插图及文字中所用的数值单位一般采用公制英文字符缩写。对于一些在行业内习惯使用英制单位的应用场合，如钢网厚度，本书在公制单位后也加注了英制单位的数值，以方便读者使用。
　　本书适合有一定SMT经验的从业人士，最好是掌握SMT基础知识并有一年以上实际工作经验的专业人士使用。
　　本书各节内容独立成篇，可以根据需要选择性阅读或查阅。
　　本书内容多是我的经验总结或思考，限于接触的产品类别、案例，有些观点或讲法可能不完全正确，敬请读者批评指正。如有建议或疑问，请反馈到我的电子邮箱。
　　贾忠中

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