电子组装工艺可靠性技术与案例研究（第2版）

本书主要介绍电子组装工艺可靠性工程技术的基础理论和学科技术体系，以及电子组装工艺过程所涉 及的环保、标准、材料、质量与可靠性技术，其中包括电子组装工艺可靠性基础、电子组装工艺实施过程 中的环保技术、试验与分析技术、材料与元器件的选择与应用技术、20余个典型的失效与故障案例研究、 工艺缺陷控制技术等内容。这些内容汇聚了作者多年从事电子组装工艺与可靠性技术工作的积累，其中的 案例及技术都来自生产服务一线的经验总结，对于提高和保障我国电子制造的质量和可靠性水平，实现高 质量发展具有很重要的参考价值。 本书可作为从事电子组装领域研发设计、工艺研究、检测分析、质量管理等工作的工程技术人员的参 考用书，也可作为相关领域的大专院校和职业技术教育的参考教材。

罗道军 研究员级高级工程师，我国电子产品可靠性工程领域知名专家。现任工业和信息化部电子第五研究所元器件检测中心主任。主要从事电子材料、电子元器件、组件及其先进工艺可靠性研究、分析和检测，以及相关标准的起草和管理工作，具有近30年电子行业可靠性工程经验。主持解决了我国众多重点工程的可靠性问题，为我国很多重点行业、重点型号装备的快速发展做出了重要贡献。至今已经发表各类论文40余篇，出版、合作出版专著四部。

第 1 章　基础篇?/?1
1．1　电子组装技术与可靠性概述 / 1
1．1．1　电子组装技术概述 / 1
1．1．2　可靠性概论 / 2
1．1．3 电子组装工艺可靠性概论 / 9
1．1．4 微组装技术概述 / 22
1．2　电子组件的可靠性试验方法 / 29
1．2．1　可靠性试验的基本内容 / 29
1．2．2　焊点的可靠性试验标准 / 30
1．2．3　焊点的失效判据与失效率分布 / 30
1．2．4　主要的可靠性试验方法 / 31
1．2．5　可靠性试验中的焊点强度检测技术 / 40
1．3　电子组件的失效分析技术 / 45
1．3．1　焊点形成过程与影响因素 / 46
1．3．2　导致焊点缺陷的主要原因与机理分析 / 47
1．3．3　焊点失效分析基本流程 / 49
1．3．4　焊点失效分析技术 / 49
第 2 章　环保与标准篇?/?64
2．1 电子电气产品的环保法规与标准化 / 64
2．1．1　欧盟 RoHS / 64
2．1．2　中国 RoHS 最新进展 / 67
2．1．3 REACH 法规――毒害物质的管理 / 69
2．1．4 废弃电子电气产品的回收处理法规 / 71
2．1．5 EuP/ErP 指令――产品能源消耗的源头管控 / 74
2．2 电子电气产品的无卤化及其检测方法 / 75
2．2．1 电子电气产品的无卤化简介 / 75
2．2．2 无卤化的相关标准或技术要求 / 76
2．2．3 电子电气产品无卤化检测方法 / 76
2．3 无铅工艺的标准化进展 / 78
2．3．1 无铅工艺概述 / 78
2．3．2 无铅工艺标准化的重要性 / 79
2．3．3 无铅工艺标准化的进展情况 / 80
第 3 章　材料篇?/?87
3．1 无铅助焊剂的选择和应用 / 87
3．1．1　无铅助焊剂概述 / 87
3．1．2　无铅助焊剂的选择 / 90
3．1．3 无铅助焊剂的发展趋势 / 99
3．2　无铅元器件工艺适应性要求 / 101
3．2．1　无铅工艺特点 / 101
3．2．2　无铅元器件的要求 / 102
3．2．3　无铅元器件工艺适应性 / 103
3．2．4　结束语 / 108
3．3 无铅焊料的选择与应用 / 108
3．3．1　电子装联行业常用无铅焊料 / 109
3．3．2　无铅焊料的选择与应用情况 / 118
3．4 印制电路板的选择与评估 / 122
3．4．1　印制电路板概述 / 122
3．4．2 绿色制造工艺给印制电路板带来的挑战 / 124
3．4．3 绿色制造工艺对印制电路板的要求 / 128
3．4．4　印制电路板的选用 / 130
3．4．5　印制电路板的评估 / 136
3．4．6　印制电路板及基材的检测、验收通用标准 / 140
3．4．7　印制电路板技术的发展 / 143
3．4．8 新型板材的选择与评估 / 145
3．5　元器件镀层表面锡须风险评估与对策 / 151
3．5．1　锡须现象及其危害 / 151
3．5．2　锡须的生长机理 / 153
3．5．3　锡须生长的影响因素 / 155
3．5．4　锡须评估方法 / 157
3．5．5　锡须生长的抑制 / 160
3．5．6　结束语 / 164
3．6 电子组件的三防技术及最新进展 / 167
3．6．1 湿热、盐雾及霉菌对电子组件可靠性的影响 / 169
3．6．2　电子组件的防护技术 / 170
3．6．3 传统防护涂料及涂覆工艺 / 171
3．6．4 电子组件三防技术最新进展 / 174
3．6．5　结束语 / 180
3．7 焊锡膏的选用与评估 / 181
3．7．1　焊锡膏概述 / 181
3．7．2　焊锡膏的选用与评估情况 / 185
3．7．3　焊锡膏的现状及发展趋势 / 189
3．8 导热材料的选用与评估 / 190
3．8．1 导热材料概述 / 191
3．8．2 热传导机理 / 196
3．8．3 导热性能表征技术 / 198
3．8．4 导热材料的选用与评估情况 / 205
3．8．5 导热材料的现状及发展趋势 / 209
3．8．6　结束语 / 210
第 4 章　方法篇?/?214
4．1　助焊剂的扩展率测试方法研究 / 214
4．1．1　扩展率的物理含义 / 214
4．1．2　目前的测试方法 / 215
4．1．3　试验方法研究 / 216
4．1．4　结果与讨论 / 217
4．1．5　结论 / 219
4．2　SMT 焊点的染色与渗透试验方法研究 / 219
4．2．1　染色与渗透试验方法的基本原理 / 220
4．2．2　染色与渗透试验方法描述 / 220
4．2．3　染色与渗透试验结果分析与应用 / 221
4．2．4　试验过程的质量控制 / 223
4．2．5　结论 / 225
4．3　热分析技术及其在 PCB 失效分析中的应用 / 225
4．3．1　热分析技术 / 225
4．3．2　典型的失效案例 / 226
4．3．3　结论 / 229
4．4　红外显微镜技术及其在组件失效分析中的应用 / 230
4．4．1　红外显微镜技术的基本原理 / 230
4．4．2　红外显微镜技术在组件失效分析中的应用 / 231
4．4．3　结论 / 233
4．5　阴影云纹技术及其在工艺失效分析中的应用 / 233
4．5．1　阴影云纹技术的测试原理 / 234
4．5．2　阴影云纹技术的特点 / 235
4．5．3　阴影云纹技术在失效分析中的典型应用 / 235
4．5．4　典型分析案例 / 237
4．6　离子色谱分析技术及其在工艺分析中的应用 / 239
4．6．1　离子色谱的基本原理 / 240
4．6．2　离子色谱系统 / 240
4．6．3　色谱图 / 241
4．6．4　基本分析程序 / 242
4．6．5　离子色谱分析技术在电子制造业中的应用 / 242
4．7　应变电测技术及其在 PCBA 可靠性评估中的应用 / 244
4．7．1　应变电测技术的基本原理 / 244
4．7．2　应变电测技术在 PCBA 可靠性评估中的应用 / 247
4．7．3　典型应用案例 / 251
4．7．4　结束语 / 253
4．8 离子研磨技术及其在工艺分析中的应用 / 254
4．8．1 离子研磨技术的基本原理和应用特点 / 254
4．8．2 离子研磨技术的制样要求 / 256
4．8．3 离子研磨技术的典型应用 / 257
4．8．4　结束语 / 259
4．9 聚焦离子束技术及其在工艺分析中的应用 / 259
4．9．1 聚焦离子束技术的基本原理 / 260
4．9．2 聚焦离子束技术在电子组件失效分析中的应用 / 260
4．9．3　结束语 / 263
4．10 电子背散射衍射技术及其在工艺分析中的应用 / 264
4．10．1 电子背散射衍射技术的基本原理 / 264
4．10．2 电子背散射衍射技术的基本功能 / 265
4．10．3 经典案例――疲劳开裂 / 268
4．10．4　结束语 / 269
4．11 硫化腐蚀试验及其在 PCBA 可靠性评估中的应用 / 269
4．11．1 硫化腐蚀反应机理 / 270
4．11．2 常用的硫化腐蚀试验方法 / 271
4．11．3 硫化腐蚀试验在 PCBA 可靠性评估中的应用 / 273
4．11．4　结束语 / 275
4．12 有限元仿真及其在电子组装工艺可靠性工程中的应用 / 276
4．12．1 有限元仿真分析流程 / 276
4．12．2 有限元仿真在电子组装工艺可靠性工程中的应用 / 278
4．12．3　结束语 / 279
第 5 章　案例研究篇?/?281
5．1　阳极导电丝（CAF）生长失效案例研究 / 281
5．1．1　CAF 生长机理 / 281
5．1．2　CAF 生长影响因素 / 282
5．1．3　CAF 生长失效典型案例 / 282
5．1．4　启示与建议 / 285
5．2　兼容性试验方案设计及案例研究 / 285
5．2．1　兼容性试验原理 / 286
5．2．2　兼容性试验方案 / 286
5．2．3　案例研究 / 286
5．2．4　启示与建议 / 289
5．3　波峰焊中不熔锡产生的机理与控制对策 / 289
5．3．1　不熔锡产生机理分析 / 290
5．3．2　不熔锡产生的机理 / 292
5．3．3　不熔锡产生的控制对策 / 293
5．4　PCB 导线开路失效案例研究 / 293
5．4．1　主要开路机理 / 293
5．4．2　表面导线开路影响因素 / 294
5．4．3　PCB 表面导线开路典型案例 / 294
5．4．4　启示与建议 / 296
5．5　PCB 爆板分层案例研究 / 297
5．5．1　主要爆板分层机理 / 297
5．5．2　主要爆板分层模式 / 297
5．5．3　PCB 爆板分层典型案例 / 298
5．5．4　启示与建议 / 299
5．6　PCB 孔铜断裂失效案例研究 / 300
5．6．1　主要孔铜断裂机理 / 300
5．6．2　孔铜断裂主要影响因素 / 300
5．6．3　孔铜断裂典型案例 / 301
5．6．4　启示与建议 / 303
5．7　电迁移与枝晶生长失效案例研究 / 303
5．7．1　电迁移与枝晶产生的机理 / 303
5．7．2　枝晶生长风险分析 / 304
5．7．3　电迁移与枝晶生长失效典型案例 / 305
5．7．4　启示与建议 / 309
5．8　波峰焊通孔填充不良案例研究 / 309
5．8．1　波峰焊通孔填充不良现象描述 / 309
5．8．2　波峰焊通孔填锡的物理过程 / 310
5．8．3　影响波峰焊通孔填充不良的因素分析 / 311
5．8．4　PTH 填充不良典型案例 / 312
5．8．5　启示与建议 / 317
5．9　PCBA 腐蚀失效案例研究 / 317
5．9．1　PCBA 腐蚀机理 / 317
5．9．2　PCBA 腐蚀失效典型案例 / 318
5．9．3　启示与建议 / 322
5．10　漏电失效案例研究 / 322
5．10．1　主要漏电失效机理 / 323
5．10．2　漏电主要影响因素 / 323
5．10．3　漏电失效典型案例 / 323
5．10．4　启示与建议 / 328
5．11　化学镀镍 / 浸金黑焊盘失效案例研究 / 329
5．11．1　黑焊盘形成机理 / 329
5．11．2　黑焊盘形成的影响因素及控制措施 / 330
5．11．3　黑焊盘失效案例 / 330
5．11．4　启示与建议 / 335
5．12　焊盘坑裂失效案例研究 / 336
5．12．1　焊盘坑裂机理 / 336
5．12．2　焊盘坑裂形成的影响因素 / 337
5．12．3　焊盘坑裂失效典型案例 / 337
5．12．4　启示与建议 / 343
5．13　疲劳失效案例研究 / 344
5．13．1　疲劳失效机理 / 344
5．13．2　引起疲劳的因素 / 344
5．13．3　疲劳失效典型案例 / 345
5．13．4　启示与建议 / 350
5．14　HASL 焊盘可焊性不良案例研究 / 350
5．14．1　HASL 焊盘可焊性不良的主要机理 / 351
5．14．2　HASL 焊盘可焊性不良的主要影响因素 / 351
5．14．3　HASL 焊盘可焊性不良案例 / 351
5．14．4　启示与建议 / 354
5．15　混合封装 FCBGA 的典型失效模式与控制 / 355
5．15．1　FCBGA 的封装结构和工艺介绍 / 355
5．15．2　混合封装 FCBGA 的典型失效案例分析 / 356
5．15．3　针对混合封装 FCBGA 类似失效模式的控制对策 / 358
5．16　混装不良典型案例研究 / 359
5．16．1　混装常见缺陷与机理 / 359
5．16．2　混装工艺失效典型案例 / 360
5．16．3　启示与建议 / 363
5．17　枕头效应失效案例研究 / 363
5．17．1　枕头效应产生的机理 / 363
5．17．2　枕头效应形成的因素 / 364
5．17．3　枕头效应失效案例 / 365
5．17．4　启示与建议 / 369
5．18　LED 引线框架镀银层腐蚀变色失效案例研究 / 369
5．18．1　LED 支架镀银层的腐蚀变色机理 / 370
5．18．2　LED 支架镀银层的腐蚀影响因素 / 370
5．18．3　LED 支架镀银层的腐蚀典型案例 / 370
5．18．4　启示与建议 / 374
5．19 烧板失效典型案例研究 / 374
5．19．1 主要烧板失效机理 / 374
5．19．2 烧板失效典型案例 / 375
5．19．3 启示与建议 / 382
5．20 片式电阻硫化腐蚀案例研究 / 383
5．20．1 片式电阻硫化腐蚀机理 / 383
5．20．2 片式电阻硫化腐蚀预防措施 / 384
5．20．3 片式电阻硫化腐蚀典型案例 / 386
5．20．4 启示与建议 / 388
5．21 盲孔失效典型案例研究 / 388
5．21．1 盲孔主要失效机理 / 388
5．21．2 盲孔失效主要影响因素 / 390
5．21．3 盲孔失效典型案例 / 391
5．21．4 启示与建议 / 394
5．22 键合失效案例研究 / 395
5．22．1 典型的键合工艺流程 / 395
5．22．2 键合失效模式和机理 / 396
5．22．3 键合失效典型案例 / 396
5．22．4 启示与建议 / 400
5．23 立碑失效案例研究 / 401
5．23．1 立碑失效机理 / 401
5．23．2 立碑失效的影响因素 / 401
5．23．3 立碑失效典型案例 / 402
5．23．4 启示与建议 / 406