现代电子装联波峰焊接技术基础(SMT教育培训系列教材)
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品牌: 樊融融
基本信息·出版社：电子工业出版社
·页码：284 页
·出版日期：2009年
·ISBN：7121085550/9787121085550
·条形码：9787121085550
·包装版本：1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：SMT教育培训系列教材
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内容简介《现代电子装联波峰焊接技术基础》在深入分析驱动波峰焊接技术不断发展和完善的基础上，全面系统地介绍了波峰焊接设备的构成特点、设计原理及未来的发展走向；同时还探讨了其应用工艺技术的研究方向和内容、波峰焊接质量控制方法和要求；此外对应用中可能岀现的各种缺陷的形成原理和抑制对策也进行了全面的介绍。波峰焊接技术的发明及其推广应用是20世纪电子产品装联技术中最辉煌的成就。尽管目前由于SMT再流焊接工艺的大量应用，导致波峰焊接工艺的应用比例有所下降，但过孔组装在一些电子产品中仍占有一定的比例。这种状况持续存在的主要原因是：许多场合不需要SMT技术那样高的性能，而过孔组装无疑是一种低成本方案，所以被继续选用。因此，波峰焊接技术在此类产品生产中仍然占主流地位。
编辑推荐撰写《现代电子装联波峰焊接技术基础》的目的，就是为从事波峰焊接设备设计的设计工程师们提供一本技术参考手册；为从事波峰焊接工艺应用的工艺工程师们提供一本实践指南；为培养熟练操作者提供技术导向。
目录
第1章 波峰焊接技术概论
1.1 定义和优点
1.1.1 定义
1.1.2 采用波峰焊接工艺的优点`
1.2 波峰焊接技术的发展历史
1.2.1 钎料波峰焊法动力技术的发展
1.2.2 钎料波峰动力技术的作用及其分类
1.2.3 机械泵式钎料波峰发生器
1.2.4 液态金属电磁泵式钎料波峰发生器
1.3 波峰焊接设备系统分类及其特点
1.3.1 按焊接工艺方式分类
1.3.2 按系统外形大小分类
1.3.3 按波峰数量分类
1.4 助焊剂涂覆系统
1.4.1 助焊剂涂覆系统在波峰焊接工艺中的作用
1.4.2 对助焊剂涂覆系统的技术要求
1.4.3 常用的涂覆方式及结构分析
1.5 预热系统
1.5.1 预热系统的作用
1.5.2 对预热系统的基本技术要求
1.5.3 常用的预热方式及其特性
1.6 夹送系统
1.6.1 作用
1.6.2 技术要求
1.6.3 常见夹送系统的结构分类
1.7 冷却系统
1.7.1 作用及技术要求
1.7.2 常用结构方式
1.8 电气控制系统
1.8.1 控制系统的作用
1.8.2 对控制系统的基本要求
1.8.3 主要控制参数及指标要求
1.9 常用的钎料波峰整流结构
1.9.1 设置钎料波峰整流结构的目的
1.9.2 常见的整流结构
1.10 钎料波形调控技术
1.10.1 波峰高度调控技术
1.10.2 波形调控技术
1.11 如何评价和选购设备
1.11.1 评价设备系统性能优劣的判据
1.11.2 设备的验收
1.11.3 随机资料的齐全性
1.11.4 人员培训
第2章 钎料波峰动力学理论的形成及其应用
2.1 概述
2.1.1 钎料波峰动力学理论的形成
2.1.2 钎料波峰动力学理论对波峰焊接技术发展的指导意义
2.2 波峰焊接中钎料波峰的动力现象
2.3 波峰钎料波速对波峰焊接效果的影响
2.4 钎料波峰的类型及其特点
2.5 双向波峰过后熔融钎料的表面张力
2.6 波峰焊接中的物理、化学过程
2.7 保护油在波峰焊接中所起作用的物理本质
2.8 获得无拉尖焊点的充分和必要条件
2.9 最佳进入角度（倾角）范围的确定
2.10 波峰高度和波峰压力的关系及其对波峰焊效果的影响
2.11 钎料槽最佳容积的选择依据
2.12 钎料波峰形状的设计及其对波峰焊接效果的影响
2.13 适合于表面组装件（SMA）波峰焊接的波形
2.13.1 SMA波峰焊法分析
2.13.2 焊法
2.14 钎料槽中杂质金属的积累与钎料波峰动力学的关系
2.15 稳定波峰的主要途径
第3章 现代波峰焊接设备技术的发展
3.1 波峰焊接技术的进化和无铅应用
3.1.1 波峰焊接技术的进化
3.1.2 无铅波峰焊接的技术特点
3.2 适合无铅波峰焊接工艺的设备技术
3.2.1 助焊剂超声喷雾技术
3.2.2 较长的红外、热风复合预热区
3.2.3 钎料波峰发生器结构布局的调整
3.2.4 传送导轨应增加中间支撑
3.2.5 冷却装置
3.2.6 氧化物分离系统
3.2.7 热风刀（HAK）的应用
3.2.8 钎料波峰高度闭环控制
3.2.9 预热温度的闭环控制
3.2.10 氮气保护波峰焊接
3.3 典型的无铅波峰焊接设备介绍
3.4 后波峰焊接时代的设备技术
3.4.1 问题的提出
3.4.2 后波峰焊接时代的设备技术
第4章 液态金属电磁泵钎料波峰发生器
4.1 液态金属电磁泵概述
4.1.1 钎料波峰动力技术的发展
4.1.2 定义和分类
4.2 以液态金属电磁泵为动力的钎料波峰发生器
4.2.1 传导式液态金属电磁泵
4.2.2 交流感应式液态金属电磁泵钎料波峰动力技术
4.2.3 单相平面感应式液态金属电磁泵
4.2.4 三相异步平面感应式液态金属电磁泵
4.2.5 三相异步圆柱形感应式液态金属电磁泵
第5章 波峰焊接用助焊剂和钎料
5.1 助焊剂的作用和原理
5.1.1 助焊剂在波峰焊接中的作用
5.1.2 助焊剂的作用及作用原理
5.1.3 助焊剂应具备的技术特性
5.1.4 助焊剂的分类
5.1.5 助焊剂在波峰焊接过程中的作用原理及模式
5.1.6 波峰焊接用助焊剂的溶剂
5.1.7 在波峰焊接应用中如何评估和选择助焊剂
5.2 波峰焊接用钎料
5.2.1 有铅波峰焊接用钎料
5.2.2 无铅波峰焊接用钎料合金
5.3 有铅、无铅波峰焊接常用钎料合金性能比较
5.3.1 SAC与Sn-37Pb的工艺性比较
5.3.2 润湿性
5.3.3 其他主要物理性能
5.3.4 连接界面
5.3.5 对波峰焊接用钎料条的要求
第6章 波峰焊接冶金学基础及波峰焊过程中的热、力学现象
6.1 冶金连接及润湿作用
6.1.1 冶金连接
6.1.2 润湿和连接界面
6.1.3 可焊性
6.2 液态钎料的表面现象
6.2.1 液态钎料的表面层、表面能和表面张力
6.2.2 表面张力系数
6.2.3 弯曲液面下的附加压强
6.2.4 润湿现象
6.2.5 液体的黏滞性
6.3 钎料-助焊剂-基体金属系统
6.3.1 润湿过程中的热动力平衡
6.3.2 接触角
6.4 润湿系统中影响固着面积的因素
6.4.1 固着面积
6.4.2 影响润湿的因素
6.5 焊接接头及其形成过程
6.5.1 钎料接头产生连接强度的原理
6.5.2 形成焊接连接的必要条件
6.5.3 焊接接头形成的物理过程
6.6 波峰焊接过程中的热、力学现象
6.6.1 波峰焊接入口点的热、力学现象
6.6.2 热交换和钎料供给区的热、力学现象
6.6.3 波峰退出点的热、力学现象
6.6.4 脱离波峰后的热、力学现象
6.6.5 波峰焊接过程中的温度特性
6.7 在波峰上使用油的作用原理
第7章 PCBA组装设计的波峰焊接DFM要求
7.1 现代电子装联波峰焊接技术特征
7.1.1 现代电子装联波峰焊接技术
7.1.2 良好的DFM对PCBA生产的重要意义
7.2 PCB布线设计应遵循的DFM规则及考虑的因素
7.2.1 组装加工中PCB面的应力分布
7.2.2 元器件的安装布局
7.2.3 安装结构形态的选择
7.2.4 电源线、地线及导通孔的考虑
7.2.5 采用拼板结构时应注意的问题
7.2.6 测试焊盘的设置
7.2.7 元器件间距
7.2.8 阻焊膜的设计
7.2.9 排版与布局
7.2.10 元件的安放
7.3 在PCB上安装图形设计对波峰焊接效果的影响
7.3.1 元器件安装布局对波峰焊接效果的影响
7.3.2 THT方式的图形布局
7.3.3 SMT方式的图形设计
7.4 THD/SMD安装设计的波峰焊接工艺性
7.4.1 IC插座焊盘的排列走向
7.4.2 直线密集型焊盘
7.4.3 引线伸出焊盘的高度
7.4.4 工艺区的设置
7.4.5 热工方面的考虑
7.4.6 SMT方式组装结构的可制造性设计
7.4.7 减少热损坏的安装和焊法
7.4.8 减少波峰焊接桥连率的安装法
7.5 元器件引脚和PCB焊盘可焊性涂覆层的选择
7.5.1 元器件引脚可焊性涂覆层的选择
7.5.2 PCB焊盘可焊性涂覆层的选择
第8章 波峰焊接工艺窗口设计及其工艺过程控制
8.1 影响波峰焊接效果的四要素
8.1.1 基体金属的可焊性
8.1.2 波峰焊接设备
8.1.3 PCB图形设计的波峰焊接工艺性
8.1.4 波峰焊接工艺的优化
8.1.5 无铅波峰焊接的工艺性问题
8.2 SMA波峰焊接的波形选择
8.2.1 SMA波峰焊接工艺的特殊性
8.2.2 气泡遮蔽效应
8.2.3 阴影效应
8.2.4 SMC/SMD的焊接特性和安装设计中应注意的事项
8.3 波峰焊接工艺窗口设计
8.3.1 正确进行波峰焊接工艺窗口设计的重要性
8.3.2 上机前的烘干处理
8.3.3 涂覆助焊剂
8.3.4 预热温度
8.3.5 钎料槽温度
8.3.6 夹送速度
8.3.7 夹送倾角
8.3.8 波峰高度
8.3.9 压波深度
8.3.10 冷却
8.4 波峰焊接工艺过程控制
8.4.1 工艺过程控制的意义
8.4.2 波峰焊接工艺过程必须受控
8.4.3 PCB可焊性的监控
8.4.4 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控
8.4.5 助焊剂涂覆监控
8.4.6 波峰焊接温度曲线的监控
8.4.7 波峰焊接中钎料槽杂质污染的危害
8.4.8 防污染的对策
8.5 培训
第9章 波峰焊接常见缺陷及其抑制
9.1 波峰焊接中常见的缺陷现象
9.2 虚焊
9.2.1 定义
9.2.2 现象
9.2.3 形成原理
9.2.4 虚焊的预防
9.3 冷焊
9.3.1 定义
9.3.2 现象
9.3.3 形成原理
9.3.4 解决办法
9.4 不润湿及反润湿
9.4.1 现象
9.4.2 形成原理
9.4.3 解决办法
9.5 其他的缺陷
9.5.1 焊点轮廓敷形不良
9.5.2 针孔或吹孔
9.5.3 挠动焊点
9.5.4 钎料破裂
9.5.5 拉尖
9.5.6 溅钎料珠及钎料球
9.5.7 粒状物
9.5.8 芯吸现象
9.5.9 组件损坏
9.5.10 缩孔
9.5.11 二次回流
9.5.12 防焊膜（绿油）上残留钎料
9.5.13 白色残留物
9.5.14 白色腐蚀物
9.5.15 黑褐色残留物
9.5.16 绿色残留物
9.5.17 焊点灰暗
9.5.18 焊点发黄
9.5.19 焊点发黑
第10章 波峰焊接中的桥连和透孔不良现象分析
10.1 设峰焊接中的桥连现象
10.1.1 概述
10.1.2 桥连
10.1.3 桥连形成原理
10.1.4 波峰焊接中影响桥连现象发生的因素
10.1.5 桥连现象的预防
10.2 金属化孔填充不良现象的发生及其预防
10.2.1 现象表现
10.2.2 波峰焊接中钎料对金属化孔填充性的基本要求
10.2.3 填充性不良的主要表现形式
10.2.4 波峰焊接中透孔不良因素分析
第11章 无铅波峰焊接中的特有缺陷现象
11.1 概述
11.2 焊点外观
11.2.1 现象
11.2.2 形成原理
11.2.3 可接受性
11.3 波峰焊接中焊缘的起翘现象
11.3.1 起翘的定义及研究动向
11.3.2 起翘现象发生的原理
11.3.3 从起翘发生的原理看抑制的对策
第12章 波峰焊接焊点的接头设计及可靠性问题
12.1 概述
12.2 焊点的接头
12.2.1 焊点的接头模型
12.2.2 波峰焊接接头的基本结构
12.3 焊接接头结构设计对接头机电性能的影响
12.3.1 接头的几何形状设计及强度分析
12.3.2 焊接接头的电气特性
12.4 影响焊接接头机械强度的因素
12.4.1 施用的钎料量对焊点剪切强度的影响
12.4.2 与熔化钎料接触的时间对焊点剪切强度的影响
12.4.3 焊接温度对接头剪切强度的影响
12.4.4 接头厚度对强度的影响
12.4.5 接头强度随钎料合金成分和基体金属的变化
12.4.6 钎料接头的蠕变强度
12.5 基体金属的可焊性和焊点的可靠性
12.5.1 可焊性对可靠性的影响
12.5.2 影响焊点可靠性的因素
12.5.3 波峰焊接表面的洁净度和电子污染
12.5.4 镀层可焊性的存储期试验及试验方法
12.5.5 可焊性试验方法
第13章 PCBA波峰焊接质量控制及可接受性条件
13.1 PCBA波峰焊接质量控制
13.1.1 PCBA波峰焊接质量控制的意义
13.1.2 建立正确的质量控制观
13.1.3 影响PCBA波峰焊接质量的因素
13.1.4 PCBA波峰焊接质量控制的关键点
13.2 PCBA波峰焊接质量控制标准
13.2.1 ANSI/J—STD—001和IPC—A—610
13.2.2 执行ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的前提
13.2.3 对ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的评价
13.3 基于IPC—A—610D的PCBA波峰焊接的可接受性条件
13.3.1 焊接
13.3.2 通孔安装（THT）焊接的可接受性条件
13.3.3 表面安装（SMT）焊点可接受性条件
13.3.4 PCB层压板
13.3.5 清洁度
13.3.6 阻焊膜
参考文献
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序言1956年英国Fry’s Metal公司发明了印制电路板波峰焊法，意味着PCB 焊接领域的一个新时代的开始，它使PCB 由人工烙铁逐点焊接进入到机器自动化大面积高效率焊接的新时代。它在减少焊点疵病、提高电子产品的可靠性、降低生产成本、提高生产效率等方面作出了巨大的贡献。波峰焊接技术的发明及推广应用，是20世纪电子产品装联技术中最辉煌的成就。尽管目前由于SMT再流焊接工艺的大量应用，导致波峰焊接工艺应用比例有所下降，但过孔组装在一些电子产品中仍占有一定的比例。这种状况持续存在的主要原因是：许多场合不需要SMT技术那样高的性能，而过孔组装无疑是一种低成本方案，所以被继续选用。因此，波峰焊接技术在此类产品生产中仍然占据主流地位。
传统的机械泵式钎料波峰发生器有结构复杂、旋转零件多、可靠性低、钎料氧化厉害、资源浪费大等诸多缺点。因此，20世纪70年代中期国外有人开始寻求解决机械泵钎料波峰发生器问题的新途径，瑞士人R.F.J. PERRIN首先提出了用于PCBA焊接用的传导式液态金属电磁泵的新发明，并于20世纪80年代初在世界上率先推出了单相交流传导式电磁泵波峰焊接机系列产品。我国从20世纪60年代中期开始波峰焊接技术的研究工作，并于60年代中后期成功地将此技术应用于某军用机载雷达的PCBA焊接中；80年代中期又率先研制成功单相交流感应式电磁泵波峰焊接机技术，并被推广到国内相关军工厂、所中应用。
目前全国有十万余台各种不同类型的波峰焊接设备在电子行业生产线上运行。可是，波峰焊接工艺过程控制参数的离散性和复杂性，一直让人们感到非常棘手。人们一直在应用中对它不断完善和改进，力求在第一时间就生产出完美的波峰焊接焊点。因为修补并不会改进原来的焊点质量，反而会导致焊点质量的降级，因为它将要再经历一次温度作用周期，增加金属间化合物的厚度。
从应用角度来看，现代电子组装焊接技术是由焊接设备技术、焊接工艺技术两大领域共同构成的。它们作为整个系统的硬件和软件，共同决定着焊接技术的发展。只有两大体系相互关联、相互促进，才能同步地推进现代电子装联焊接技术的不断发展和完善。从整体水平来看，目前国内在此领域的现状是：前者核心技术水平低，长期运行的可靠性差，缺乏创新性；而后者研究水平也是很粗放的。
本书在深入分析驱动波峰焊接技术不断发展和完善的基础上，全面系统地介绍了波峰焊接设备的构成特点、设计原理及未来的发展走向；同时还探讨了其应用工艺技术的研究方向和内容、波峰焊接质量控制方法和要求；此外对应用中可能岀现的各种缺陷的形成原理和抑制对策也进行了全面的介绍。
撰写本书的目的，就是为从事波峰焊接设备设计的设计工程师们提供一本技术参考手册；为从事波峰焊接工艺应用的工艺工程师们提供一本实践指南；为培养熟练操作者提供技术导向。
本书的出版，得到了中兴通讯股份有限公司物流体系执行副总裁樊庆峰先生的热情支持。樊总还在百忙之中为本书作序，实令笔者感到无比荣幸。
本书在编著过程中得到了中兴通讯物流体系高级顾问马庆魁先生、工艺技术部部长冯力博士、部件生产部部长钱国民先生的关心和支持。基础工艺科刘哲、贾忠中两位高级工程师校阅了书稿，在此特向他们表示衷心的感谢。
由于时间仓促，作者水平有限，书中错误难免，敬请广大读者批评指正。
文摘插图：
第1章 波峰焊接技术概论
1.4 助焊剂涂覆系统
1.4.1 助焊剂涂覆系统在波峰焊接工艺中的作用
当钎料波峰与PCB表面金属直接接触时，如果表面无污染，则在波峰钎料与基体金属间将发生原子交换，然而待焊的金属表面一般都会受到氧化物的污染。使用助焊剂将破除氧化层，将松散的氧化层从金属表面移去，从而导致钎料和基体金属间的直接接触。
波峰焊接工艺中，所用助焊剂的具体牌号一经选定，其功能的充分发挥就取决于施用助焊剂的方法。涂覆助焊剂的真正作用是发生在基体金属表面，仅直接靠近锈蚀膜的那些助焊剂层才是化学净化和防止基体金属表面重新氧化所必需的。虽然助焊剂还具有影响净化过程的某些温度特性，但施用不当可能造成助焊剂的浪费，还会为焊后的净化工作带来麻烦。
在波峰焊接系统中设置助焊剂涂覆系统的目的，就是要实现将助焊剂自动而高效地涂覆到PCB的被焊面上去。
1.4.2 对助焊剂涂覆系统的技术要求
评价一种助焊剂涂覆系统工作状况的优劣，通常是从所涂覆助焊剂层时厚度和均匀性的角度来考虑，即
·涂覆层应均匀一致，对被焊接面覆盖性好；
·涂覆的厚度适宜，无多余的助焊剂流淌；
·涂覆效率高，在保证波峰焊接要求的前提下，助焊剂消耗量最少；
·环保性能好。
