SMT核心工藝解析與案例分析(第3版)(全彩)（簡體書）

本書是作者從事電子工藝工作多年的經驗總結。分上下兩篇，上篇彙集了表面組裝技術的70項核心工藝，從工程應用角度，全面、系統地對其應用原理進行了解析和說明，對深刻理解SMT的工藝原理、指導實際生產、處理生產現場問題有很大的幫助；下篇精選了124個典型的組裝失效現象或案例，較全面地展示了實際生產中遇到的各種工藝問題，包括由工藝、設計、元器件、PCB、操作、環境等因素引起的工藝問題，對處理現場生產問題、提高組裝的可靠性具有非常現實的指導作用。 本書編寫形式新穎、直接切入主題、重點突出，是一本非常有價值的工具書。適合於有一年以上實際工作經歷的電子裝聯工程師使用，也可作為大、專院校電子裝聯專業學生的參考書。

賈忠中，中興通訊總工藝師。主要研究領域：SMT技術。主要作品有：《SMT工藝品質控制》電子工業出版社，2007；《SMT核心工藝解析與案例分析》電子工業出版社，2010；《SMT核心工藝解析與案例分析》第2版，電子工業出版社，2013.

金牌作者20多年SMT行業經驗，精心篩選70個核心工藝議題，突出124個典型應用案例。

本書第1版出版於2010年11月，寫作的目的很簡單，不想寫一本SMT的基礎教程書，因為類似的書已經很多，希望能夠寫一點對讀者有幫助的參考書，哪怕有一個案例或一句話能夠對讀者所從事的工作有所啟發就知足了。在此思想指導下，我把自己多年從事SMT的一些心得、案例進行了簡單的整理，奉獻給讀者。
本次再版新增50多節內容，並重點對上篇內容進行了較多的補充與完善，特別是“特定封裝組裝工藝”和“焊點的金相組織”部分；對下篇的案例進行了部分替換，希望給讀者提供更多典型的經驗。因為很多企業生產的PCBA種類不多，可能碰到的問題也不會很多。這些“經驗”將有助於讀者系統地考慮問題，完善設計與工藝方法，提高製造品質與效率。
表面組裝技術（SMT）是一門比較複雜且不斷發展中的技術，從有鉛工藝到無鉛工藝、從大焊盤焊接到微焊盤焊接，挑戰不斷，但是其基本的原理沒有變，工藝工作的使命沒有變（工藝實現和工藝穩定的問題）。重點掌握SMT的工藝要領、工程知識、常見焊接不良現象的產生機理與處置對策，對建立有效的工藝控制體系、快速解決生產工藝問題，具有十分重要的現實意義。

工藝要領，顧名思義，就是指工藝技術或工藝方法與要求的關鍵點。掌握了這些關鍵點，就等於抓住了工藝技術的“魂”，在遇到千變萬化的不良現象時就可沿著正確的方向去分析和解決。舉例來講，如果不瞭解BGA焊接時本身要經歷“兩次塌落”和“變形”這兩個微觀的物理過程，就很難理解BGA焊接峰值溫度與焊接時間的意義。再比如，如果不瞭解有鉛焊膏焊接無鉛BGA將改變焊點的熔點以及組分的特性，就很難理解混裝工藝的複雜性。因此，在學習工藝知識時，掌握要領非常重要，它是分析、解決疑難工藝問題的基礎。

作為一名SMT工程師，如果僅僅停留在瞭解書本知識的層次，那麼絕對稱不上合格。生產現場需要的是掌握基本工程知識的人。對裝聯工藝而言，工程知識包括工藝視窗、基準工藝參數與基本工藝方法，如鋼網開窗，對某一特定的封裝，採用多厚的鋼網、開什麼形狀以及多大尺寸的視窗。這些具體的、可用的應用知識，一般都是基於試驗或經驗獲得的。

如果不瞭解每類元器件容易發生的焊接問題、產生原因，那麼就不能有效地預防。道理很簡單，沒有想到的絕對做不到。掌握常見焊接不良現象的產生機理與處置對策，最根本的途徑是在實踐中運用所學的理論知識、分析問題、解決問題，把理論知識轉化為處理問題的能力。工藝是一門實踐性很強的學問，靠經驗的積累，正如醫生看病，看的病人多了，經驗就豐富了。實踐中，我們經常會碰到這樣的情況，比如什麼是芯吸現象？相信大多數工程師都能夠回答出來，但在碰到由芯吸引起的問題時往往不會想到芯吸，這是因為沒有把理論知識轉化為處理問題的能力。日本電子產品以品質著稱於世，一條重要的經驗就是“學習故障，消除預期故障”。從實踐中汲取經驗，把經驗再用於指導實踐，這是非常重要的方法。

裝聯工藝品質涉及 “人、機、料、環、法”五大方面。如果這些“入口”的品質波動很大，那麼建立高品質、可重複的工藝就是一句空話。許多企業為了降低採購成本、規避風險，使用多品牌的物料，這對工藝而言是一大隱患。不同品牌的物料，特別是標準化程度比較低的那些物料，常常重量不同、引腳寬度不同，這些往往是導致工藝不穩定的因素。因此，要打造一流的工藝，必須從物料選型、工藝設計、工藝試製、工藝優化、品質監控等方面系統思考、系統控制。
鑒於以上認知，我從應用角度篩選了70個核心工藝議題，對其進行了總結與解析，指出要領，作為本書的上篇；同時，精心選編了124個典型案例，圖文並茂地介紹了缺陷的特徵、常見原因以及改進措施，作為本書的下篇。
對於案例的選編，主要是以能夠幫助讀者深入理解工藝因素的影響為主要考量（限於篇幅，案例都略去了問題的分析、解決過程，待以後有機會與讀者深入交流）。對於案例提供的解決措施，限於“現象、現場、現物”的差異，僅供參考，不可盲目照搬。希望讀者參考時注意：第一，這些案例中提供的解決方法不是一個關於某問題的系統解決方案；第二，要認識到，“一個工藝問題可能有多種產生原因，同樣的原因可能導致不同的缺陷”，在採取措施之前，必須對問題進行準確定位，對措施進行驗證，不可盲目照搬；第三，要認識到，許多工藝措施具有“兩面性”，比如，為減少密腳器件的橋連而使用薄的鋼網，但會加大引腳共面性差的元器件的開焊（Open Soldering）概率，因此，在採取措施前必須進行權衡與評估。
需要說明的是，有個別案例同時出現在不同的章節，這不是簡單的筆誤，而是作者有意重複使用。有些工藝問題產生的原因，有時很難界定為設計問題、物料問題或操作問題，它們之間有時會轉換，往往從不同的方面都可以解決。對於此類問題的產生原因，可以說是A原因，也可以說是B原因。比如， BGA周圍裝螺釘容易引起BGA焊點拉斷的問題，可以說是設計問題，也可以說是操作問題。本書下篇之所以按問題產生原因進行分類，主要是希望強化讀者對這些工藝影響因素的認識，在分析問題時想到它。
為了不給讀者增加閱讀負擔，本書採用圖表格式編排，凡是圖能夠說明的問題就沒有再用文字加以說明，也就是許多有價值的資訊包含在圖中。另外，為了強調一些觀點，本書採用了加粗字體或顏色標示的手段，目的是希望讀者抓住要領。
本書插圖及文字中所用的數值單位一般採用公制英文字元縮寫。對於一些在行業內習慣使用英制單位的應用場合，如鋼網厚度，本書在公制單位後也加注了英制單位的數值，以方便讀者使用。
本書適合有一定SMT經驗的從業人士，最好是掌握SMT基礎知識並有一年以上實際工作經驗的專業人士使用。
本書各節內容獨立成篇，可以根據需要選擇性閱讀或查閱。
本書內容多是我的經驗總結或思考，限於接觸的產品類別、案例，有些觀點或講法可能不完全正確，敬請讀者批評指正。如有建議或疑問，請回饋到我的電子郵箱：1079585920@qq.com

賈忠中

第1章　表面組裝基礎知識
1.1　SMT概述/3
1.2　表面組裝基本工藝流程/5
1.3　PCBA組裝流程設計/6
1.4　表面組裝元器件的封裝形式/9
1.5　印製電路板製造工藝/15
1.6　表面組裝工藝控制關鍵點/23
1.7　表面潤濕與可焊性/24
1.8　焊點的形成過程與金相組織/25
1.9　黑盤/36
1.10　工藝窗口與工藝能力/37
1.11　焊點品質判別/38
1.12　片式元器件焊點剪切力範圍/41
1.13　P-BGA封裝體翹曲與吸潮量、溫度的關係/42
1.14　PCB的烘乾/45
1.15　焊點可靠性與失效分析的基本概念/47
1.16　賈凡尼效應、電遷移、爬行腐蝕與硫化的概念/48
1.17　再流焊接次數對BGA與PCB的影響/52
1.18　焊點可靠性試驗與壽命預估（IPC-9701）/54

第2章 工藝輔料
2.1　焊膏/60
2.2　失活性焊膏/68
2.3　無鉛焊料合金及相圖/70

第3章 核心工藝
3.1　鋼網設計/73
3.2　焊膏印刷/79
3.3　貼片/89
3.4　再流焊接/90
3.5　波峰焊接/103
3.6　選擇性波峰焊接/120
3.7　通孔再流焊接/126
3.8　柔性板組裝工藝/128
3.9　烙鐵焊接/130
3.10　BGA的角部點膠加固工藝/132
3.11　散熱片的粘貼工藝/133
3.12　潮濕敏感器件的組裝風險/134
3.13　Underfill加固器件的返修/135
3.14　不當的操作行為/136

第4章　特定封裝組裝工藝
4.1　03015封裝的組裝工藝/138
4.2　01005組裝工藝/140
4.3　0201組裝工藝 /145
4.4　0.4mm CSP組裝工藝/148
4.5　BGA組裝工藝/155
4.6　PoP組裝工藝/159
4.7　QFN組裝工藝/166
4.8　LGA組裝工藝/179
4.9　陶瓷柱狀柵陣列元件（CCGA）組裝工藝要點/180
4.10　晶振組裝工藝要點/181
4.11　片式電容組裝工藝要點/182
4.12　鋁電解電容器膨脹變形對性能的影響評估/185
4.13　子板/模組銅柱引出端組裝工藝要點/186
4.14　表貼同軸連接器焊接的可靠性/187
4.15　LED的波峰焊接/189

第5章　無鉛工藝
5.1　RoHS/190
5.2　無鉛工藝/191
5.3　BGA混裝工藝/192
5.4　混裝工藝條件下BGA的收縮斷裂問題/200
5.5　混裝工藝條件下BGA的應力斷裂問題/205
5.6　PCB表面處理工藝引起的品質問題/209
5.6.1　OSP工藝/211
5.6.2　ENIG工藝/213
5.6.3　Im-Ag工藝/217
5.6.4　Im-Sn工藝/221
5.6.5　OSP選擇性處理/224
5.7　無鉛工藝條件下微焊盤組裝的要領/225
5.8　無鉛烙鐵的選用/226
5.9　無鹵組裝工藝面臨的挑戰/227

第6章　可製造性設計
6.1　焊盤設計/230
6.2　元器件間隔設計/235
6.3　阻焊層的設計/236
6.4　PCBA的熱設計/237
6.5　面向直通率的工藝設計/240
6.6　組裝可靠性的設計/246
6.7　再流焊接底面元器件的佈局設計/248
6.8　厚膜電路的可靠性設計/249
6.9　散熱器的安裝方式引發元器件或焊點損壞/251
6.10　插裝元器件的工藝設計/253




第7章　由工藝因素引起的問題
7.1　密腳器件的橋連/257
7.2　密腳器件虛焊/259
7.3　空洞/260
7.4　元器件側立、翻轉/275
7.5　BGA虛焊的類別/276
7.6　BGA球窩現象/277
7.7　鏡面對貼BGA縮錫斷裂現象/280
7.8　BGA焊點機械應力斷裂/283
7.9　BGA熱重熔斷裂/301
7.10　BGA結構型斷裂/303
7.11　BGA冷焊/305
7.12　BGA焊盤不潤濕/306
7.13　BGA焊盤不潤濕——特定條件：焊盤無焊膏/307
7.14　BGA黑盤斷裂/308
7.15　BGA返修工藝中出現的橋連/309
7.16　BGA焊點間橋連/311
7.17　BGA焊點與臨近導通孔錫環間橋連/312
7.18　無鉛焊點表面微裂紋現象/313
7.19　ENIG盤面焊錫污染/314
7.20　ENIG盤/面焊劑污染/315
7.21　錫球——特定條件：再流焊工藝/316
7.22　錫球——特定條件：波峰焊工藝/317
7.23　立碑/319
7.24　錫珠/321
7.25　0603波峰焊時兩焊端橋連/322
7.26　外掛程式元器件橋連/323
7.27　外掛程式橋連——特定條件：
安裝形態（引線、焊盤、間距組成的環境）引起的/324
7.28　外掛程式橋連——特定條件：託盤開窗引起的/325
7.29　波峰焊掉片/326
7.30　波峰焊託盤設計不合理導致冷焊問題/327
7.31　PCB變色但焊膏沒有熔化/328
7.32　元器件移位/329
7.33　元器件移位——特定條件：設計/工藝不當/330
7.34　元器件移位——特定條件：較大尺寸熱沉焊盤上有盲孔/331
7.35　元器件移位——特定條件：焊盤比引腳寬/332
7.36　元器件移位——特定條件：元器件下導通孔塞孔不良/333
7.37　元器件移位——特定條件：元器件焊端不對稱/334
7.38　通孔再流焊插針太短導致氣孔/335
7.39　測試針床設計不當，造成焊盤燒焦並脫落/336
7.40　QFN開焊與少錫（與散熱焊盤有關的問題）/337
7.41　熱沉元器件焊劑殘留物聚集現象/338
7.42　熱沉焊盤導熱孔底面冒錫/339
7.43　熱沉焊盤虛焊/341
7.44　片式電容因工藝引起的開裂失效/342
7.45　變壓器、共模電感開焊/345
7.46　密腳連接器橋連/346

第8章　由PCB引起的問題
8.1　無鉛HDI板分層/349
8.2　再流焊接時導通孔“長”出黑色物質/350
8.3　波峰焊點吹孔/351
8.4　BGA拖尾孔/352
8.5　ENIG板波峰焊後外掛程式孔盤邊緣不潤濕現象/353
8.6　ENIG表面過爐後變色/355
8.7　ENIG面區域性麻點狀腐蝕現象/356
8.8　OSP板波峰焊接時金屬化孔透錫不良/357
8.9　OSP板個別焊盤不潤濕/358
8.10　OSP板全部焊盤不潤濕/359
8.11　噴純錫對焊接的影響/360
8.12　阻焊劑起泡/361
8.13　ENIG鍍孔壓接問題/362
8.14　PCB光板過爐（無焊膏）焊盤變深黃色/363
8.15　微盲孔內殘留物引起BGA焊點空洞大尺寸化/364
8.16　超儲存期板焊接分層/365
8.17　PCB局部凹陷引起焊膏橋連/366
8.18　BGA下導通孔阻焊偏位/367
8.19　導通孔藏錫珠現象及危害/368
8.20　單面塞孔品質問題/369
8.21　CAF引起的PCBA失效/370
8.22　PCB基材波峰焊接後起白斑現象/372


第9章　由元器件電極結構、封裝引起的問題
9.1　銀電極浸析/375
9.2　單側引腳連接器開焊/376
9.3　寬平引腳開焊/377
9.4　片式排阻開焊/378
9.5　QFN虛焊/379
9.6　元器件熱變形引起的開焊/380
9.7　SLUG-BGA的虛焊/381
9.8　BGA焊盤下PCB次表層樹脂開裂/382
9.9　陶瓷板塑封模組焊接時內焊點橋連/384
9.10　全矩陣BGA的返修——角部焊點橋連或心部焊點橋連 /385
9.11　銅柱引線的焊接——焊點斷裂/386
9.12　堆疊封裝焊接造成內部橋連/387
9.13　片式排阻虛焊/388
9.14　手機EMI器件的虛焊/389
9.15　FCBGA翹曲/390
9.16　複合器件內部開裂——晶振內部/391
9.17　連接器壓接後偏斜/392
9.18　引腳伸出太長，導致通孔再流焊“球頭現象”/393
9.19　鉭電容旁元器件被吹走/394
9.20　灌封器件吹氣/395
9.21　手機側鍵內進松香/396
9.22　MLP（Molded Laser PoP）的虛焊與橋連/398
9.23　表貼連接器焊接變形/401
9.24　片容應力失效/403

第10章　由設備引起的問題
10.1　再流焊後PCB表面出現異物/405
10.2　PCB靜電引起Dek印刷機頻繁死機/406
10.3　再流焊接爐鏈條顫動引起元器件移位/407
10.4　再流焊接爐導軌故障使單板燒焦/408
10.5　貼片機PCB夾持工作臺上下衝擊引起重元器件移位/409
10.6　鋼網變形導致BGA橋連/410
10.7　擦網紙與擦網工藝引起的問題/411

第11章　由設計因素引起的工藝問題
11.1　HDI板焊盤上的微盲孔引起的少錫/開焊/413
11.2　焊盤上開金屬化孔引起的虛焊、冒錫球/414
11.3　焊盤與元器件引腳尺寸不匹配引起開焊/416
11.4　焊盤大小不同導致表貼電解電容器再流焊接移位/417
11.5　測試盤接通率低/417
11.6　BGA附近設計有緊固件，無工裝裝配時容易引起BGA焊點斷裂/418
11.7　散熱器彈性螺釘佈局不合理引起周邊BGA的焊點拉斷/419
11.8　局部波峰焊工藝下元器件佈局不合理導致被撞掉/420
11.9　模組黏合工藝引起片容開裂/421
11.10　不同焊接溫度需求的元器件佈局在同一面/422
11.11　設計不當引起片容失效/423
11.12　設計不當導致模組電源焊點斷裂/424
11.13　拼板V槽殘留厚度小導致PCB嚴重變形/426
11.14　0.4mm間距CSP焊盤區域凹陷/428
11.15