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內容簡介: |
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,第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;第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。
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關於作者: |
贾忠中中兴通讯股份有限公司首席工艺专家,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、首席工艺专家。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”。
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目錄:
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第一部分 焊点失效机理与裂纹特征 第 1 章 焊点的可靠性 ............................................................................................ 3 1.1 焊点 ...........................................................................................................................................3 1.1.1 焊点的微观组织结构及常见失效位置 ........................................................................4 1.1.2 焊点的失效标准 ............................................................................................................4 1.1.3 焊点的断裂类型 ............................................................................................................5 1.2 导致焊点失效的载荷条件 .......................................................................................................7 1.3 焊点失效机理 ...........................................................................................................................7 1.3.1 温度循环引发的焊点失效机理 ....................................................................................7 1.3.2 机械应力引发的焊点失效机理 ..................................................................................10 1.3.3 热冲击引发的焊点失效机理 ......................................................................................12 1.3.4 蠕变引发的焊点失效机理 ..........................................................................................13 1.4 焊点的可靠性评价 .................................................................................................................14 1.4.1 焊点的可靠性取决于 PCBA 的互连结构设计 ..........................................................14 1.4.2 焊点的可靠性工作 ......................................................................................................14 1.4.3 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 2.1 疲劳失效的典型场景 .............................................................................................................17 2.1.1 整体热膨胀失配 ..........................................................................................................17 2.1.2 局部热膨胀失配 ..........................................................................................................18 2.1.3 内部热膨胀失配 ..........................................................................................................18 2.2 疲劳失效的裂纹演进过程与特征 .........................................................................................18 2.2.1 片式元件焊点疲劳失效典型裂纹特征 ......................................................................19 2.2.2 翼形引脚焊点疲劳失效典型裂纹特征 ......................................................................19 2.2.3 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 2.2.4 QFN 焊点疲劳失效典型裂纹特征 .............................................................................21 2.2.5 CBGA 焊点疲劳失效典型裂纹特征 ..........................................................................22 2.2.6 CCGA 焊点疲劳失效典型裂纹特征 ..........................................................................23 2.2.7 通孔插装焊点疲劳失效典型裂纹特征 ......................................................................24 2.2.8 焊接工艺对裂纹特征的影响 ......................................................................................24 2.3 小结 .........................................................................................................................................25 第 3 章 机械应力导致的焊点失效........................................................................... 27 3.1 机械应力失效的典型场景 .....................................................................................................27 3.1.1 冲击 ..............................................................................................................................27 案例 2:BGA 脱落 ......................................................................................................27 3.1.2 瞬时弯曲 ......................................................................................................................29 案例 3:插件操作导致 BGA 焊点开裂 .....................................................................29 3.1.3 循环弯曲 ......................................................................................................................31 3.1.4 振动 ..............................................................................................................................31 3.2 机械应力失效的裂纹特征 .....................................................................................................31 3.3 脆性的界面 IMC ....................................................................................................................33 3.3.1 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 3.3.2 不连续的块状 IMC ......................................................................................................40 3.4 典型应力敏感元件及应力失效 .............................................................................................41 3.4.1 应力敏感封装 ..............................................................................................................41 3.4.2 片式电容 .....................................................................................................................41 3.4.3 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 4.1 失效分析及方法 .....................................................................................................................51 4.1.1 失效分析 ......................................................................................................................51 4.1.2 失效分析思路 ..............................................................................................................51 4.1.3 失效分析基本流程与方法 ..........................................................................................51 4.1.4 焊点失效分析的常用方法 ..........................................................................................52 4.2 X 射线检测 .............................................................................................................................53 4.2.1 X 射线图像的采集原理...............................................................................................54 4.2.2 X 射线图像的分析.......................................................................................................56 4.3 超声扫描显微镜 .....................................................................................................................58 4.3.1 超声扫描显微镜概述 ..................................................................................................58 4.3.2 超声扫描显微镜的工作原理 ...............................
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