每周一期好书推荐——2010年10月第三期《实用表面组装技术（第3版）》

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[原创]每周一期好书推荐——2010年10月第三期《实用表面组装技术（第3版）》
书名：《实用表面组装技术（第3版）》
作者：张文典
国际书号：ISBN 978-7-121-11787-0
版权字数：889千字
出版日期：2010-10
定价：69


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内容简介：表面组装技术（SMT）发展已有40多年的历史，现已广泛应用于威尼斯人官方网站、计算机、家电等行业，并正在向高密度、高性能、高可靠性和低成本的方向发展。本书较详细地介绍了SMT的相关知识。全书共有18章，其内容包括焊接机理、热传导基本概念、各种辅助材料的特性与评估方法、各种焊接设备的热传导特点和焊接曲线的设定、贴片机验收标准、焊点质量评价与SMA性能测试技术、SMT大生产中的防静电及质量管理等，第3版又新增加了无铅烙铁手工焊的相关内容。  
读者对象：本书内容丰富、实用性强，对SMT行业相关人员的继续教育和工作实践都有很高的参考价值。
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目    录
第1章  概    论 1
1.1  世界各国都重视SMT产业 3
1.2  表面组装技术的优点 4
1.3  表面组装和通孔插装技术的比较 5
1.4  表面组装工艺流程 5
1.5  表面组装技术的组成 7
1.6  我国SMT技术的基本现状与发展对策 8
1.7  表面组装技术的发展趋势 11
第2章  表面安装元器件 15
2.1  表面安装电阻器和电位器 15
2.1.1  矩形片式电阻器 15
2.1.2  圆柱形固定电阻器 19
2.1.3  小型固定电阻网络 22
2.1.4  片式电位器 24
2.1.5  电子元器件的无铅化标识 26
2.2  表面安装电容器 27
2.2.1  多层片状瓷介电容器 28
2.2.2  特种多层片状瓷介电容器的特性 31
2.2.3  片式固体钽电解电容器 32
2.2.4  圆柱形铝电解电容器 37
2.2.5  云母电容器 40
2.3  电感器 41
2.3.1  片式电感器 41
2.3.2  电感主要特性参数 48
2.4  磁珠 49
2.4.1  片式磁珠 49
2.4.2  多层片式磁珠 51
2.5  其他片式元器件 53
2.5.1  片式多层压敏电阻器 53
2.5.2  片式热敏电阻 54
2.5.3  片式表面波滤波器     55
2.5.4  片式多层LC滤波器 56
2.5.5  片式多层延时线 56
2.6  表面安装半导体器件 56
2.6.1  二极管 57
2.6.2  小外形封装晶体管 58
2.6.3  小外形封装集成电路SOP 60
2.6.4  有引脚塑封芯片载体（PLCC） 62
2.6.5  方形扁平封装（QFP） 64
2.6.6  陶瓷芯片载体 65
2.6.7  PQFN 67
2.6.8  BGA（Ball Grid Array） 68
2.6.9  CSP（Chip Scale Package） 72
2.7  裸芯片 75
2.7.1  COB芯片 76
2.7.2  F • C 76
2.8  塑料封装表面安装元器件使用前的注意事项与保管 76
2.8.1  塑料封装表面安装元器件的储存 77
2.8.2  塑料封装表面安装器件的开封使用 77
2.8.3  已吸湿SMD的驱湿烘干 78
2.8.4  剩余SMD的保存方法 78
2.9  表面安装元器件的发展趋势 79
第3章  表面安装用的印制电路板 82
3.1  基板材料 82
3.1.1  纸基CCL 82
3.1.2  玻璃布基CCL 83
3.1.3  复合基CCL 84
3.1.4  金属基CCL 86
3.1.5  挠性CCL 87
3.1.6  陶瓷基板 88
3.1.7  覆铜箔板标准 89
3.1.8  CCL常用的字符代号 90
3.1.9  CCL标称厚度 90
3.1.10  铜箔种类与厚度 90
3.1.11  有机类CCL与电子产品的匹配性 91
3.2  表面安装印制板 91
3.2.1  SMB的特征 91
3.2.2  评估SMB基材质量的相关参数 92
3.2.3  无铅焊接中SMB焊盘的涂镀层 98
3.2.4  阻焊层与字符图 101
3.3  SMB技术发展趋势 101
3.3.1  采用新型的基材 101
3.3.2  采用新型SMB制作工艺 102
第4章  SMB的优化设计 105
4.1  常见的SMB设计错误 105
4.2  不良设计原因分析 106
4.2.1  设计人员对SMT工艺不了解 106
4.2.2  缺乏本企业的可制造性设计规范 108
4.2.3  忽视工艺人员参与 109
4.3  SMB的优化设计 109
4.3.1  设计的基本原则 109
4.3.2  具体设计要求 113
第5章  焊接机理与可焊性测试 135
5.1  焊接机理 135
5.1.1  锡的亲和性 135
5.1.2  焊接部位的冶金反应 136
5.1.3  润湿与润湿力 136
5.1.4  扩散与金属间化合物 137
5.1.5  锡铜界面合金层 138
5.1.6  表面张力与润湿力 140
5.1.7  润湿程度与润湿角 142
5.1.8  润湿程度的目测评估 143
5.1.9  毛细现象及其在焊接中的作用 144
5.1.10 实现良好焊接的条件 145
5.2  可焊性测试 145
5.2.1  边缘浸渍法 146
5.2.2  湿润平衡法 147
5.2.3  焊球法 151
5.2.4  可焊性测试方法的其他用途 153
5.2.5  加速老化处理 154
5.2.6  元器件的耐焊接热能力 154
5.2.7  片式元器件的保管 156
第6章  助焊剂 157
6.1  常见金属表面的氧化层 157
6.1.1  铜表面的氧化层 158
6.1.2  锡/铅表面的氧化层 158
6.2  焊剂的分类 159
6.2.1  按焊剂状态分类 159
6.2.2  按活性剂特性分类 159
6.2.3  按焊剂中固体含量分类 160
6.2.4  按传统的化学成分分类 160
6.3  常见的焊剂 160
6.3.1  松香型焊剂 161
6.3.2  水溶性焊剂 163
6.3.3  低固含量免清洗焊剂/无VOC焊剂 164
6.3.4  有机焊接保护剂(OSP/HT-OSP) 166
6.4  焊剂的评价 168
6.4.1  工艺性能 168
6.4.2  理化指标 169
6.5  助焊剂的使用原则及发展方向 170
6.5.1  使用原则 170
6.5.2  助焊剂发展方向 171
第7章  锡铅焊料合金 172
7.1  电子产品焊接对焊料的要求 172
7.2  锡铅焊料 172
7.2.1  锡的物理和化学性质 174
7.2.2  铅的物理和化学性质 175
7.2.3  锡铅合金的物理性能 175
7.2.4  铅在焊料中的作用 177
7.2.5  锡铅焊料中的杂质 177
7.2.6  液态锡铅焊料的易氧化性 178
7.2.7  浸析现象 179
7.2.8  锡铅焊料的力学性能 179
7.2.9  高强度焊料合金 181
7.2.10  锡铅合金相图与特性曲线 181
7.2.11  国内外常用锡铅焊料的牌号和成分 183
7.2.12  焊锡丝 184
7.2.13  锡铅焊料的防氧化 185
第8章  无铅焊料合金 186
8.1  铅的危害以及无铅焊料的兴起 186
8.2  无铅焊料应具备的条件 187
8.3  电子产品无铅化的概念 187
8.3.1  无铅焊料 187
8.3.2  RoHS符合的电子产品 187
8.4  几种实用的无铅焊料 188
8.4.1  Sn-Ag系合金 188
8.4.2  Sn-Ag-Cu系合金 189
8.4.3  Sn-Zn系合金 191
8.4.4  Sn-Bi系合金 194
8.4.5  Sn-Cu合金 196
8.5  无铅焊料的性能评估 199
8.5.1  无铅焊点焊接界面的组织结构 199
8.5.2  无铅焊料与锡铅焊料的比较 201
8.6  无铅焊料尚存在的缺点 202
8.7  无铅焊料为什么存在这么多缺陷 204
8.7.1  焊料成分与元素周期表 204
8.7.2  Sn和Pb是同主族元素 205
8.7.3  任何元素都无法代替铅 205
8.8 无铅焊料的发展趋势 207
8.8.1  使用低Ag含量的SAC焊料 207
8.8.2  使用添加微量元素的SAC焊料 207
8.8.3  改进助焊剂 208
8.9  无铅焊料的性能评估 209
8.9.1  无铅焊料的熔化温度 209
8.9.2  无铅焊料的可焊性 210
8.9.3  无铅焊料的表面张力 211
8.9.4.  导电/导热性能 212
8.9.5  抗氧化性/腐蚀性 212
8.9.6  无铅焊料的力学性能 213
8.9.7  高速冲击测试暴露出SAC焊点的脆性 217
8.10  铅含量对无铅焊接的影响 221
8.11  无铅焊接中焊点的可靠性问题 224
8.11.1  影响无铅焊点的可靠性的因素 225
8.11.2  无铅焊点可靠性测试方法 227
8.11.3  提高焊点可靠性的办法 229
8.12  加速无铅化转换进程 230
8.12.1  无铅技术的总体状况 230
8.12.2  如何实现无铅化制造 231
第9章  焊锡膏与印刷技术 234
9.1  焊锡膏 234
9.1.1  流变学基本概念与焊锡膏的流变行为 234
9.1.2  焊料粉的制造 237
9.1.3  糊状焊剂 238
9.1.4  焊锡膏的分类及标识 239
9.1.5  几种常见的焊锡膏 240
9.1.6  焊锡膏的评价 242
9.2  焊锡膏的印刷技术 246
9.2.1  模板/钢板 246
9.2.2  模板窗口形状和尺寸设计 248
9.2.3  印刷机简介 251
9.2.4  焊锡膏印刷机理与影响印刷质量的因素 252
9.2.5  焊锡膏印刷过程 253
9.2.6  印刷机工艺参数的调节与影响 255
9.2.7  新概念的捷流印刷工艺 257
9.2.8  焊膏喷印技术 258
9.2.9  焊锡膏印刷的缺陷、产生原因及对策 259
9.3  国外焊锡膏发展动向 260
第10章  贴片胶与涂布技术 262
10.1  贴片胶 262
10.1.1  贴片胶的工艺要求 262
10.1.2  环氧型贴片胶 263
10.1.3  丙烯酸类贴片胶 265
10.1.4  如何选用不同类型的贴片胶 266
10.1.5  贴片胶的流变行为 266
10.1.6  影响黏度的相关因素 267
10.1.7  黏结的基本原理 268
10.1.8  贴片胶的力学行为 270
10.1.9  贴片胶的评估 271
10.2  贴片胶的应用 274
10.2.1  常见的贴片胶涂布方法 274
10.2.2  影响胶点质量的因素 276
10.2.3  工艺参数优化设定 279
10.2.4  点胶工艺中常见的缺陷 280
10.2.5  贴片胶的固化 280
10.2.6  使用贴片胶的注意事项 281
10.3  点胶—波峰焊工艺中常见的缺陷与解决方法 282
10.4  贴片胶的发展趋势 283
10.5  小结 284
第11章  贴片技术与贴片机 285
11.1  贴片机的结构与特性 285
11.1.1  机架 286
11.1.2  传送机构与支撑台 286
11.1.3  X-Y与Z/θ伺服及定位系统 288
11.1.4  光学对中系统 292
11.1.5  贴片头 295
11.1.6  供料器 298
11.1.7  传感器 301
11.1.8  计算机控制系统 303
11.2  贴片机的技术参数 304
11.2.1  基本参数 304
11.2.2  贴片机技术参数的解析 305
11.3  贴片机的分类与典型机型介绍 310
11.3.1  贴片机的分类 310
11.3.2  典型贴片机介绍 313
11.4  贴片机的选型与验收 320
11.4.1  贴片机的选型 320
11.4.2  贴片机的验收 321
11.5  贴片机发展趋势 324
第12章  波峰焊接技术与设备 326
12.1  传热学基本概念 326
12.1.1  传导导热 327
12.1.2  对流导热 328
12.1.3  辐射导热 329
12.1.4  汽化热与相变传热 329
12.1.5  焊接过程中的热匹配 330
12.2  波峰焊技术 330
12.2.1  波峰焊机 331
12.2.2  助焊剂的涂布 332
12.2.3  正确控制焊剂密度 335
12.2.4  焊剂的烘干（预热） 335
12.2.5  波峰焊机中常见的预热方法 335
12.2.6  SMA预热温度测试 336
12.2.7  波峰焊工艺曲线解析 336
12.2.8  SMT生产中的混装工艺 340
12.2.9  波峰焊机的改进与发展 341
12.2.10  无铅波峰焊接工艺技术与设备 344
12.2.11  选择性波峰焊 348
12.2.12  波峰焊机的评估与选购注意事项 349
12.2.13  波峰焊接中常见的焊接缺陷 351
第13章  再流焊 354
13.1  红外再流焊 354
13.1.1  红外再流焊炉的演变 354
13.1.2  再流焊炉的基本结构 358
13.1.3  红外再流焊焊接温度曲线 360
13.1.4  再流焊温度曲线的监控 368
13.1.5  通孔再流焊/混装再流焊 370
13.1.6  BGA的焊接 375
13.1.7　锡铅焊料焊接无铅BGA的峰值温度如何定 377
13.1.8  PoP器件焊接 379
13.1.9  无铅再流焊工艺与再流焊炉 381
13.1.10  无铅焊点为何表面粗糙无光泽 387
13.1.11  无铅再流焊工艺中常见的问题与对策 388
13.1.12  使用0201元器件手机主板的焊接技术 391
13.1.13  如何做好CSP和BGA底部填充胶 394
13.1.14  再流焊炉的选用原则 396
13.2  汽相再流焊 401
13.2.1  VPS的优缺点 401
13.2.2  汽相焊的热转换介质 402
13.2.3  汽相焊设备 403
13.3  激光再流焊 404
13.3.1  原理和特点 404
13.3.2  激光再流焊设备 405
13.4  各种再流焊方法及性能对比 405
13.5  焊接与环境问题 406
第14章  无铅焊接用电烙铁及其焊接工艺 407
14.1  电烙铁的结构 407
14.1.1  烙铁头 407
14.1.2  影响烙铁头热传导效率的因素 408
14.1.3  烙铁头腐蚀机理分析 411
14.1.4  烙铁头失效原因及处理办法 411
14.2  电烙铁的加热器与控温方法 413
14.2.1  电烙铁的加热器 413
14.2.2  电烙铁温度控制方法 413
14.2.3  居里温度与Smart Heat技术 415
14.2.4  电烙铁的特性与参数 416
14.2.5  无铅焊接对电烙铁的要求 417
14.2.6  使用电烙铁应注意的问题 417
14.3  烙铁无铅焊接工艺 418
14.3.1  做好焊接前的准备工作 418
14.3.2  电烙铁的操作方法 418
14.4  手工焊接温度曲线及其热能量传导 420
14.4.1  手工焊接温度曲线 420
14.4.2  热能量传导 421
14.4.3  目测法评估电烙铁温度 423
14.4.4  锡丝直径选用 424
14.4.5  如何做好手工电烙铁无铅焊 424
第15章  焊接质量评估与检测 428
15.1  连接性测试 428
15.1.1  人工目测检验（加辅助放大镜） 428
15.1.2  自动光学检查（AOI） 441
15.1.3  激光/红外线组合式检测系统 447
15.1.4  X射线检测仪 448
15.2  在 线 测 试 453
15.2.1  模拟器件式在线测试技术 454
15.2.2  向量法测试技术 455
15.2.3  边界扫描测试技术（Boundary Scan Test） 455
15.2.4  非向量测试技术 457
15.2.5  飞针式测试仪 460
15.2.6  在线测试仪的功能 461
15.2.7  针床制造与测量 463
15.3  功 能 测 试 464
15.3.1  特征分析（SA）测试技术 464
15.3.2  复合测试仪 464
15.4  电气测试所面临的挑战 465
15.5  SMT生产常见质量缺陷及解决办法 465
15.5.1  立碑现象的产生与解决办法 465
15.5.2  再流焊中锡珠生成原因与解决办法 467
15.5.3  焊接后印制板阻焊膜起泡的原因与解决方法 469
15.5.4  印制板组件焊接后PCB基板上起泡的原因与解决办法 469
15.5.5  芯吸现象 469
15.5.6  片式元器件开裂 470
15.5.7  焊点不光亮/残留物多 470
15.5.8  PCB扭曲 470
15.5.9  桥连 471
15.5.10  IC引脚焊接后开路/虚焊 471
15.5.11  BGA焊接缺陷 472
15.5.12  其他常见焊接缺陷 473
15.5.13  无铅锡膏中常出现的质量缺陷及其解决方法 474
15.6  SMA的维修 476
15.6.1  维修设备 476
15.6.2  维修过程 477
第16章  清洗与清洗剂 479
16.1  污染物的种类和清洗处理 479
16.1.1  污染物的种类 479
16.1.2  清洗机理 481
16.2  清洗溶剂 481
16.2.1  选择溶剂的方法 481
16.2.2  清洗溶剂的分类 483
16.2.3  早期的非水系清洗剂 484
16.2.4  氟利昂的代替品 485
16.2.5  水系清洗剂 487
16.2.6  半水系清洗 487
16.3  典型的清洗工艺流程 489
16.3.1  非水清洗工艺流程 489
16.3.2  水清洗工艺流程 491
16.3.3  半水清洗流程 492
16.3.4  免清洗技术 493
16.4  清洗条件对清洗的影响 494
16.4.1  温度对清洗的影响 494
16.4.2  时间对清洗的影响 494
16.4.3  机械力对清洗的影响 494
16.4.4  抖动、摇动、搅动对清洗的影响 494
16.5  各种清洗工艺方案的评估 495
16.6  清洗的质量标准 496
16.6.1  MIL-P-28809标准 496
16.6.2  国内有关清洁度的标准 497
16.7  清洗效果的评价方法 497
16.7.1  目测法 497
16.7.2  溶剂萃取液测试法 497
16.7.3  表面绝缘电阻（SIR）测试法 498
16.8  SMA清洗总体方案设计 499
16.9  表面安装印制板主件（SMA）清洗中的问题 500
16.9.1  PCB清洗后的白色残留物 500
16.9.2  元器件底部清洗问题 501
16.10  有利于SMA的清洗的条件 501
16.11  免清洗发展的探讨 502
第17章  电子产品组装中的静电防护技术 503
17.1  静电及其危害 503
17.1.1  什么是静电 503
17.1.2  静电的产生 503
17.1.3  静电的力学效应 504
17.1.4  静电放电效应 505
17.1.5  静电感应 505
17.1.6  静电放电对电子工业的危害 505
17.1.7  静电敏感器件及其分类 507
17.1.8  电子产品生产环境中的静电源 508
17.2  静电防护 510
17.2.1  静电防护原理 510
17.2.2  静电防护方法 510
17.2.3  电子产品装联场地的防静电接地 511
17.2.4  常用静电防护器材 513
17.2.5  静电测量仪器 514
17.3  电子整机作业过程中的静电防护 515
17.3.1  手机生产线内的防静电设施 515
17.3.2  生产过程的防静电 516
17.3.3  SSD的存储 516
17.3.4  其他部门的防静电要求 516
第18章  SMT生产中的质量管理 518
18.1  ISO-9000系列标准是SMT生产中质量管理的最好选择 518
18.2  建立符合ISO-9000标准的SMT生产质量管理体系 519
18.2.1  中心的质量目标 519
18.2.2  质量保证体系的内涵 519
18.2.3  SMT产品设计 519
18.2.4  外购件及外协件的管理 520
18.2.5  生产管理 521
18.2.6  质量检验 527
18.2.7  图纸文件管理 529
18.2.8  包装、储存及交货 529
18.2.9  降低成本 529
18.2.10  人员培训 529
18.3  统计技术在ISO-9000系列标准质量管理中的作用 530
18.3.1  调查表 530
18.3.2  分层图 531
18.3.3  头脑风暴法 531
18.3.4  因果图 531
18.3.5  流程图 531
18.3.6  树图 532
18.3.7  控制图 532
18.3.8  直方图 532
18.3.9  排列图 533
18.3.10  散布图 533
18.3.11  过程能力指数 534
18.4  SMT生产线管理中的具体做法 535
18.4.1  以“5S”理念做好生产线管理 535
18.4.2  处理质量波动用“PDCA循环”法 536
18.4.3  处理质量事故用“两图一表”法 537
18.4.4  做事留有痕迹，处理问题要闭环操作 537
参考文献 539
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第3版前言
《实用表面组装技术》一书自2002年出版以来，受到了业界的广泛关注，随着SMT技术的飞速发展，如今已进入全面实施无铅技术的新时期，故对《实用表面组装技术》进行再次修改出版。
《实用表面组装技术（第3版）》及时跟踪了当前SMT的新技术，如0201元器件的焊接、通孔元器件的再流焊等，并重点总结了RoHs实施三年来出现的工艺问题，特别是通过元素的结构以及它们在元素周期表中的位置，分析已开发出的无铅焊料部分性能尚达不到锡铅焊料的原因，从理论上回答了“无铅制程中, 焊接质量问题为何这么多”这个问题。同时还详细介绍了当今无铅焊料发展的新动态，以及如何选用无铅焊料、如何正确实施无铅工艺，为提高无铅产品的可靠性奠定了基础。这次改版又增补了无铅烙铁手工焊一章, 可为电子制造厂家生产一线职工的岗位培训提供参考。
此外, 《实用表面组装技术（第3版）》中还就网友曾热烈讨论的有关毛细管中焊料能上升多高的话题做了理论推导, 普及相关的基础知识，并可提高读者掌握有关SMT基础理论知识的兴趣。
SMB优化设计仍是国内一些厂家设计人员的薄弱环节，时至今日，尽管有关SMT设备颇为先进，精度也相当高，但在一些工厂仍存在不少焊接缺陷，其中原因之一就是PCB设计尚不符合SMT工艺要求，设计者对SMT工艺过程不够了解，故在本次修改中结合无铅工艺，补充了对PCB设计中有关热设计要求的内容。
总之，《实用表面组装技术（第3版）》仍保留原书的特点，即坚持理论联系实践，既阐述有关的基本理论，又特别重视这些理论在生产中的应用。
如今，随着信息技术的高速发展，SMT越显示出其优越性，各国都非常重视，并投重金用于开发和研究，SMT发展趋势呈现三大主要特征：一是以美国为代表的研究机构，重点是研究高密度封装技术（特别是3D封装技术），大力开发SOC、SIP、PoP芯片，显然这对多功能、小体积的电子产品是非常有用的；二是以德国、瑞士为代表的研究机构，重点是研究SMT绿色环保，并以法规条文的形式强制实施；三是以日本为代表的研究机构，重点是研究SMT大生产技术，强调从设计到装备工艺的每个环节都非常重要并应发挥整体效应。我国尽管已成为一个SMT生产大国，但无论是科研成果还是设备制造，与世界先进国家相比都相差很大。故值此《实用表面组装技术（第3版）》问世之际，祝愿在SMT战线上辛勤耕耘的同行们努力工作，为早日创造出具有中国特色的SMT产业和成果而奋斗！
本书由方芳撰写第2章，翁志德撰写第 11章，其余部分由张文典撰写并统编全稿。此外，日本松下电器（上海）、香港美亚、安必昂（上海）、凯能（南京）、泰瑞达（上海）、欧姆龙（上海）等公司提供了翔实资料，本书的插图由陆璎协助绘制，在此一并表示诚挚的感谢！
由于编著者水平有限，书中难免存在缺点和错误，真诚希望广大读者批评指正。