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上篇表面组装核心工艺解析3

第1章 表面组装基础知识3

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8

1.5印制电路板制造工艺14

1.6表面组装工艺控制关键点21

1.7表面润湿与可焊性22

1.8金属间化合物23

1.9黑盘25

1.10工艺窗口与工艺能力26

1.11焊点质量判别28

1.12片式元件焊点剪切力范围31

1.13 P-BGA封装体翘曲与吸潮量、温度的关系32

1.14 PCB的烘干34

1.15 焊点可靠性与失效分析的基本概念36

1.16如何做工艺37

第2章 工艺辅料38

2.1焊膏38

2.2失活性焊膏43

2.3无铅焊料45

2.4常用焊料的合金相图46

第3章 核心工艺48

3.1钢网设计48

3.2焊膏印刷54

3.3贴片61

3.4再流焊接62

3.5波峰焊73

3.6选择性波峰焊90

3.7通孔再流焊96

3.8柔性板组装工艺98

3.9烙铁焊接99

3.10 BGA的角部点胶加固工艺101

3.11散热片的粘贴工艺102

3.12潮湿敏感器件的组装风险103

3.13 Underfill加固器件的返修104

3.14不当的操作行为105

第4章 特定封装组装工艺107

4.1 01005组装工艺107

4.2 0201组装工艺108

4.3 0.4mmCSP组装工艺110

4.4 BGA组装工艺111

4.5 POP组装工艺112

4.6 QFN组装工艺116

4.7陶瓷柱状栅阵列元件（CCGA）组装工艺要点122

4.8晶振组装工艺要点123

4.9片式电容组装工艺要点124

4.10铝电解电容膨胀变形对性能的影响评估127

4.11子板/模块铜柱引出端组装工艺要点128

4.12表贴同轴连接器焊接的可靠性130

第5章 无铅工艺132

5.1 RoHS132

5.2无铅工艺133

5.3 BGA混装工艺134

5.4混装工艺条件下BGA的收缩断裂问题142

5.5混装工艺条件下BGA的应力断裂问题146

5.6 PCB表面处理工艺引起的质量问题150

5.6.1 OSP工艺152

5.6.2 ENIG工艺154

5.6.3 Im-Ag工艺156

5.6.4 Im-Sn工艺158

5.6.5 OSP选择性处理160

5.7无铅工艺条件下微焊盘组装的要领161

5.8无铅烙铁的选用162

5.9无卤组装工艺面临的挑战163

第6章 可制造性设计166

6.1焊盘设计166

6.2元件间隔设计171

6.3阻焊层的设计172

6.4 PCBA的热设计173

6.5面向直通率的工艺设计176

6.6组装可靠性的设计182

6.7再流焊接底面元件的布局设计184

6.8厚膜电路的可靠性设计185

6.9散热器的安装方式引发元件或187

焊点损坏187

6.10插装元件的工艺设计189

下篇 生产工艺问题与对策193

第7章 由工艺因素引起的问题193

7.1密脚器件的桥连193

7.2密脚器件虚焊195

7.3气孔或空洞196

7.4元件侧立、翻转197

7.5 BGA空洞198

7.6 BGA空洞——特定条件：混装工艺200

7.7 BGA空洞——特定条件：HDI板201

7.8 BGA虚焊的类别202

7.9 BGA球窝现象203

7.10 BGA冷焊204

7.11 BGA焊盘不润湿205

7.12 BGA焊盘不润湿——特定条件：焊盘无焊膏206

7.13 BGA黑盘断裂207

7.14 BGA焊点机械应力断裂208

7.15 BGA热重熔断裂211

7.16 BGA结构型断裂213

7.17 BGA返修工艺中出现的桥连215

7.18 BGA焊点间桥连217

7.19 BGA焊点与临近导通孔锡环间桥连218

7.20无铅焊点微裂219

7.21 ENIG盘面焊锡污染220

7.22 ENIG盘面焊剂污染221

7.23锡球——特定条件：再流焊工艺222

7.24锡球——特定条件：波峰焊工艺223

7.25立碑225

7.26锡珠227

7.27 0603波峰焊时两焊端桥连228

7.28插件元件桥连229

7.29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230

7.30插件桥连——特定条件：托盘开窗引起的231

7.31波峰焊掉片232

7.32 波峰焊托盘设计不合理导致冷焊问题233

7.33 PCB变色但焊膏没有熔化234

7.34元件移位235

7.35元件移位——特定条件：设计/工艺不当236

7.36元件移位——特定条件：较大尺寸热沉焊盘上有盲孔237

7.37元件移位——特定条件：焊盘比引脚宽238

7.38元件移位——特定条件：元件下导通孔塞孔不良239

7.39通孔再流焊插针太短导致气孔240

7.40测试针床设计不当（焊盘烧焦并脱落）240

7.41 QFN开焊与少锡（与散热焊盘有关的问题）241

7.42热沉元件焊剂残留物聚集现象242

7.43热沉焊盘导热孔底面冒锡243

7.44热沉焊盘虚焊245

7.45片式电容因工艺引起的开裂失效246

7.46变压器、共模电感开焊249

7.47铜柱连接块开焊250

7.48 POP虚焊251

第8章由PCB引起的问题252

8.1无铅HDI板分层252

8.2再流焊接时导通孔“长”出黑色物质253

8.3波峰焊点吹孔254

8.4 BGA拖尾孔255

8.5 ENIG板波峰焊后插件孔盘边缘不润湿现象256

8.6 ENIG表面过炉后变色258

8.7 ENIG面区域性麻点状腐蚀现象259

8.8 OSP板波峰焊接时金属化孔透锡不良260

8.9 OSP板个别焊盘不润湿261

8.10 OSP板全部焊盘不润湿262

8.11喷纯锡对焊接的影响263

8.12阻焊剂起泡264

8.13 ENIG镀孔压接问题265

8.14 PCB光板过炉（无焊膏）焊盘变深黄色266

8.15 微盲孔内残留物引起BGA焊点空洞大尺寸化267

8.16超储存期板焊接分层268

8.17 PCB局部凹陷引起焊膏桥连269

8.18 BGA下导通孔阻焊偏位270

8.19导通孔藏锡珠现象及危害271

8.20单面塞孔质量问题272

8.21 PTH孔口色浅273

8.22丝印字符过炉变紫274

8.23 CAF引起的PCBA失效275

8.24元件下导通孔塞孔不良导致元件移位277

8.25 PCB基材波峰焊接后起白斑现象278

第9章 由元件电极结构、封装引起的问题281

9.1银电极浸析281

9.2单侧引脚连接器开焊282

9.3宽平引脚开焊283

9.4片式排阻开焊284

9.5 QFN虚焊285

9.6元件热变形引起的开焊286

9.7 SLUG-BGA的虚焊287

9.8 BGA焊盘下PCB次表层树脂开裂288

9.9片式元件两端电镀尺寸不同导致立片290

9.10陶瓷板塑封模块焊接时内焊点桥连291

9.11全矩阵BGA的返修——角部焊点桥连或心部焊点桥连292

9.12铜柱引线的焊接——焊点断裂293

9.13堆叠封装焊接造成内部桥连294

9.14片式排阻虚焊295

9.15 手机EMI器件的虚焊296

9.16 FCBGA翘曲297

9.17复合器件内部开裂——晶振内部298

9.18连接器压接后偏斜299

9.19通孔再流焊“球头现象”300

9.20钽电容旁元件被吹走301

9.21灌封器件吹气302

9.22手机侧键内进松香303

9.23 MLP （Molded Laser POP）的虚焊与桥连305

第10章 由设备引起的问题307

10.1再流焊后PCB表面出现坚硬黑色异物307

10.2 PCB静电引起Dek印刷机频繁死机307

10.3再流焊接炉链条颤动引起元件移位308

10.4再流焊接炉导轨故障使单板烧焦309

10.5贴片机PCB夹持工作台上下冲击引起重元件移位310

10.6贴片机贴放时使屏蔽架变形311

第11章 由设计因素引起的工艺问题312

11.1 HDI板焊盘上的微盲孔引起的少锡/开焊312

11.2焊盘上开金属化孔引起的虚焊、冒锡球313

11.3焊盘与元件引脚尺寸不匹配引起开焊315

11.4焊盘大小不同导致表贴电解电容再流焊接移位316

11.5测试盘接通率低316

11.6 BGA焊点断裂317

11.7散热器弹性螺钉布局不合理引起周边BGA的焊点断裂318

11.8托盘选择性波峰焊工艺下元件布局不合理导致被撞掉319

11.9模块黏合工艺引起片容开裂320

11.10不同焊接温度需求的元件布局在同一面321

11.11设计不当引起片容失效322

11.12设计不当导致模块电源焊点断裂323

11.13拼版V槽残留厚度小导致PCB严重变形325

第12章 由手工焊接、三防工艺引起的问题327

12.1焊剂残留物引起的绝缘电阻下降327

12.2焊点表面残留焊剂白化328

12.3强活性焊剂引起焊点间短路329

12.4焊点附近三防漆变白330

12.5导通孔焊盘及元件焊端发黑331

12.6喷涂三防漆后局部出现雾状白块332

第13章 操作不当引起的焊点断裂与元件问题333

13.1不当的拆连接器操作使SOP引脚拉断333

13.2机械冲击引起BGA脆断334

13.3多次弯曲造成BGA焊盘拉断335

13.4无工装安装螺钉导致BGA焊点拉断336

13.5散热器弹性螺钉引起周边BGA的焊点拉断337

13.6元件被周转车导槽撞掉338

13.7无工装操作使元件撞掉339

第14章 腐蚀失效340

14.1厚膜电阻/排阻硫化失效340

14.2电容硫化现象342

14.3爬行腐蚀现象343

附录A术语·缩写·简称345