书名：SMT单板互连可靠性与典型失效场景
定价：168.0
ISBN：9787121486371
作者：贾忠中
版次：*1版
出版时间：2024-08

内容提要：
本书是作者从事电子制造40年来有关单板互连可靠性方面的经验总结,讨论了单板常见的失效模式、典型失效场景以及如何设计与制造高可靠性产品的广泛问题，并通过大量篇幅重点讨论了焊点的断裂失效现象及裂纹特征。 全书内容共4个部分，*一部分为焊点失效机理与裂纹特征，详细介绍焊点的失效模式、失效机理、裂纹特征及失效分析方法;*二部分为高可靠性产品的焊点设计，包括封装选型、PCBA的互连结构设计、组装热设计及焊点的寿命评估技术;第三部分为环境腐蚀与三防处理，重点介绍腐蚀失效与锡须问题，以及与之相关的清洗和三防工艺;第四部分为高可靠性产品的制造，重点介绍组装工艺控制要点与典型缺陷焊点。 本书可供从手电子制造、可靠性、失效分析工作的工程师学习与参考。



作者简介：
贾忠中中兴通讯股份有限公司&席工艺专家，从事电子制造工艺研究与管理工作近40年。在中兴通讯工作期间，见证并参与了中兴工艺的发展历程。历任工艺研究部部长、副总工艺师、总工艺师、&席工艺专家。担任广东电子学会SMT专委会副主任委员、中国电子学会委员。对SMT、可制造性设计、失效分析、焊接可靠性等有着深入、系统的研究,擅长组装不良分析、焊点失效分析。出版作品有:《SMT工艺质量控制》《SMT可制造性设计》《SMT工艺不良与组装可靠性》《SMT核心工艺解析与案例分析》等，发表论文多篇，被粉丝誉为“实战专家”。

媒体评论：
汇集作者近40年SMT行业经验；面向高可靠性电子产品的设计与制造；聚焦焊点开裂、断裂问题；全彩印刷 图文并茂； 是SMT工程师*可*得的工具书

目录：

*一部分 焊点失效机理与裂纹特征

第 1 章 焊点的可靠性  3

11 焊点 3

111 焊点的微观组织结构及常见失效位置 4

112 焊点的失效标准 4

113 焊点的断裂类型 5

12 导致焊点失效的载荷条件 7

13 焊点失效机理 7

131 温度循环引发的焊点失效机理 7

132 机械应力引发的焊点失效机理 10

133 热冲击引发的焊点失效机理 12

134 蠕变引发的焊点失效机理 13

14 焊点的可靠性评价 14

141 焊点的可靠性取决于 PCBA 的互连结构设计 14

142 焊点的可靠性工作 14

143 焊点失效原因分析流程 15

案例 1：某单板上的 BGA 使用两年后失效 15

第 2 章 温度循环导致的焊点失效 17

21 疲劳失效的典型场景 17

211 整体热膨胀失配 17

212 局部热膨胀失配 18

213 内部热膨胀失配 18

22 疲劳失效的裂纹演进过程与特征 18

221 片式元件焊点疲劳失效典型裂纹特征 19

222 翼形引脚焊点疲劳失效典型裂纹特征 19

223 BGA 焊点疲劳失效典型裂纹特征 20

SMT 单板互连可靠性与典型失效场景

224 QFN 焊点疲劳失效典型裂纹特征 21

225 CBGA 焊点疲劳失效典型裂纹特征 22

226 CCGA 焊点疲劳失效典型裂纹特征 23

227 通孔插装焊点疲劳失效典型裂纹特征 24

228 焊接工艺对裂纹特征的影响 24

23 小结 25

第 3 章 机械应力导致的焊点失效 27

31 机械应力失效的典型场景 27

311 冲击 27

案例 2：BGA 脱落 27

312 瞬时弯曲 29

案例 3：插件操作导致 BGA 焊点开裂 29

313 循环弯曲 31

314 振动 31

32 机械应力失效的裂纹特征 31

33 脆性的界面 IMC 33

331 ENIG 镀层形成的焊点具有脆性 34

案例 4：Ni 氧化导致焊点界面脆化 37

332 不连续的块状 IMC 40

34 典型应力敏感元件及应力失效 41

341 应力敏感封装 41

342 片式电容 41

343 球栅阵列封装 46

案例 5：ICT 测试导致 BGA 焊点开裂 46

案例 6：压接导致 BGA 焊点开裂 48

第 4 章 焊点失效分析方法 51

41 失效分析及方法 51

411 失效分析 51

412 失效分析思路 51

413 失效分析基本流程与方法 51

414 焊点失效分析的常用方法 52

42 X 射线检测 53

421 X 射线图像的采集原理54

422 X 射线图像的分析56

43 超声扫描显微镜 58

431 超声扫描显微镜概述 58

432 超声扫描显微镜的工作原理 58

433 分析步骤 60

434 超声扫描显微镜和 X 射线的对比61

44 切片 62

441 切片样品的制备 62

442 切片分析应用 64

45 扫描电子显微镜 65

451 扫描电子显微镜概述 65

452 扫描电子显微镜的工作原理 66

453 SEM 的优点 66

454 样品的制备 66

455 应用 67

46 染色渗透 69

47 光学检测 70

48 傅里叶变换红外光谱仪 71

案例 7：PCBA 白色污染物成分的分析 71

案例 8：材料一致性检验 72

第 5 章 失效原因的基本判定 73

51 焊接问题与组装问题的判定 73

511 焊接合格的标准 73

512 组装应力引诱或导致的焊点失效 75

52 焊点开裂裂纹特征图谱 77

521 典型热 / 机疲劳断裂焊点切片图 77

522 典型机械应力导致的焊点断裂切片图 79

523 熔断焊点切片图 80

524 枕头效应焊点内窥镜图与切片图 82

525 无润湿开焊（NWO）焊点内窥镜图与切片图 83

526 冷焊点切片图 83

527 Au 镀层引起的焊点开裂 84

528 小结 85

*二部分 高可靠性产品的焊点设计

第 6 章 高可靠性 PCBA 的互连结构设计 89

61 设计步骤 89

62 影响焊点可靠性的设计因素 91

621 主要设计参数 92

622 次要设计参数 93

63 提升热膨胀匹配性的设计  94

631 PCB 的类型  94

632 有机 PCB  95

633 约束芯 PCB  97

634 陶瓷 PCB  99

635 柔顺性 PCB  99

64 可靠性加固  100

641 表面组装元器件的可靠性加固 100

642 插件的点胶加固 106

643 关于可靠性加固的应用 108

65 增强抗振动 / 冲击能力的设计——应力槽  109

66 禁限设计  110

第 7 章 高可靠制造的组装热设计 117

71 热风再流焊接热特性  117

72 热设计对焊接的影响及典型设计场景  117

721 与焊盘紧连接过孔的影响  117

722 盘中孔 /POFV 孔的影响  118

723 表层大铜皮的影响  119

案例 9：BGA 四角焊点连接有长的导线，在特定工艺条件下会发生

缩锡断裂  119

案例 10：QFN 与大铜皮紧连的焊点容易发生虚焊  120

案例 11：热沉焊盘热设计不当导致 QFN 倾斜和虚焊  120

724 屏蔽盖的影响 122

725 高大封装的密集布局 122

73 热设计总结  123

第 8 章 高可靠 PCBA 的封装选型124

81 封装对焊点可靠性的影响  124

82 封装特性  124

821 封装可靠性 124

822 封装的固有疲劳寿命 125

823 封装的热变形 126

83 封装的选型  129

831 封装类别的选择 129

832 工艺性的选择 129

84 不推荐的封装应用场景  129

第 9 章 陶瓷封装应用要领 131

91 陶瓷封装的结构与工艺特性  131

92 LCCC 工艺要领131

93 CBGA 工艺要领 134

案例 12：边缘点胶（也称为围堰胶）对 CBGA 可靠性的影响研究① 136

94 CCGA 工艺要领 137

案例 13：CBGA、CCGA 器件植球 / 植柱工艺可靠性研究① 138

95 CQFP 工艺要领 139

案例 14：CQFP 器件板级温度循环可靠性的设计与仿真① 140

案例 15：航天大尺寸 CQFP 器件引脚断裂失效分析① 142

第 10 章 焊点可靠性仿真分析与试验评估149

101 可靠性试验 149

1011 可靠性试验的分类 149

1012 可靠性加速试验 150

102 焊点可靠性仿真技术 150

1021 焊点可靠性仿真分析步骤 151

1022 焊点疲劳寿命模型 151

103 温度循环试验 155

1031 温度循环试验简介 155

1032 加速系数的计算 156

1033 焊点可靠性评估试验方案 158

第三部分 环境腐蚀与三防处理

第 11 章 环境因素引起的失效163

111 环境引起的失效 163

1111 电化学腐蚀 163

1112 化学腐蚀 164

112 枝晶生长 165

1121 枝晶形貌 165

1122 枝晶生长的 3 个要素 165

1123 枝晶生长的 3 个阶段 166

1124 影响枝晶生长的因素 167

1125 枝晶生长测试 168

案例 16：在高温、高湿试验环境下出现绝缘电阻下降 169

案例 17：常见的枝晶生长现象 169

113 CAF 170

114 银离子迁移 171

115 Ag 的硫化腐蚀 173

案例 18：片式电阻上硅胶覆盖导致硫化腐蚀 174

116 爬行腐蚀 177

1161 爬行腐蚀的概念 177

1162 发生场景 178

1163 爬行腐蚀机理 178

1164 爬行腐蚀与枝晶、CAF 的对比 179

1165 硫化亚铜的危害 179

1166 防护措施 179

1167 关于爬行腐蚀的研究 180

117 实际环境下的腐蚀 180

案例 19：充电桩单板的“湿尘”腐蚀 180

案例 20：电源单板的“湿尘”腐蚀 181

案例 21：阻焊层（绿油）内 Cu 迁移 181

第 12 章 锡须183

121 关于锡须 183

122 锡须产生的原因 184

123 锡须产生的 5 种基本场景 186

124 室温下锡须的生长 186

125 温度循环（热冲击）作用下锡须的生长 187

126 氧化腐蚀引起的锡须生长 188

案例 22：某轻触开关因锡须短路 189

127 外界压力作用下的锡须生长 190

128 控制锡须生长的建议 191

第 13 章 清洗工艺 193

131 清洗的作用 193

132 清洗剂的选择 193

1321 常见污物类型 193

1322 清洗剂选择的考虑因素 194

1323 清洗剂的种类及特点 194

133 清洗设备的选择 195

1331 清洗方法与工艺 195

1332 清洗设备的选择要求 196

134 超声清洗工艺流程与参数设置 196

135 助焊剂的选配 197

136 清洗要求与常见不良 197

1361 清洗要求 197

1362 常见的清洗不良现象 198

案例 23：清洗不干净，有明显可见的松香残留物 198

案例 24：清洗剂与镀层不兼容或漂洗不干净，引起镀层变色腐蚀 198

案例 25：元器件损坏 199

137 关于人工清洗 199

第 14 章 敷形涂覆工艺 201

141 敷形涂覆的目的 201

142 敷形涂覆材料的分类与特性 202

1421 敷形涂覆材料的分类 202

1422 常用敷形涂覆材料的物理性能 202

1423 敷形涂覆材料的性能特性 203

1424 敷形涂覆材料的认证 203

143 敷形涂覆材料的选择 204

144 敷形涂覆工艺与方法 206

1441 免洗工艺条件下涂覆前是否需要清洗 206

1442 涂覆工艺 208

1443 常见的涂覆不良 211

145 PCBA 常见的环境失效模式212

1451 影响 PCBA 的环境因素 212

1452 典型的失效模式 214

第四部分 高可靠性产品的制造

第 15 章 潮敏元器件的应用 221

151 概述 221

152 潮湿敏感度等级 222

153 潮湿敏感度等级的评定 222

154 干燥包装 224

155 烘干 227

156 使用 228

157 吸潮失效案例 231

案例 26：BGA 芯片与载板之间分层 231

案例 27：塑封 BGA 载板分层现象 232

案例 28：钽电容过炉冒锡珠 232

案例 29：SIP 内部空洞会导致过炉后冒锡珠 234

案例 30：光驱动器件的焊接 235

| 目 录 |

SMT 单板互连可靠性与典型失效场景

第 16 章 组装工艺控制  238

161 组装工艺对可靠性的影响 238

162 SMT 前工艺 240

1621 去金工艺 241

1622 搪锡工艺 241

1623 引线成形 242

163 SMT 工艺 246

1631 表面组装元器件的焊接 246

案例 31：BGA 的球窝与开焊 246

1632 焊膏印刷 247

1633 钢网设计 252

1634 再流焊接 255

1635 工艺关注点 259

164 SMT 后工艺 262

1641 印制电路板和模块的分板 262

1642 检测技术 262

1643 筛选 262

1644 加速可靠性测试 263

第 17 章 缺陷焊点  264

171 组装缺陷焊点的分类 264

172 虚焊 264

1721 冷焊 264

1722 无润湿开焊 265

1723 枕头效应 266

1724 焊点应力开裂 267

173 形态缺陷 268

1731 片式元件葡萄球焊点 268

1732 片式元件两端焊点爬锡高度悬殊较大 268

1733 QFP 多锡 269

1734 J 形引脚多锡 269

1735 插件包焊 270

174 熔断焊点 270

1741 冷撕裂（缩锡开裂） 270

1742 热撕裂 271

175 脆性界面焊点 271

参考文献  273