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SMT工藝不良與組裝可靠性

為了解決水冷散熱模組的問題，作者賈忠中 這樣論述：

本書是寫給那些在生產一線忙碌的工程師的。全書以工程應用為目標，聚焦基本概念與原理、表面組裝核心工藝、主要組裝工藝問題及應用問題，以圖文並茂的形式，介紹了焊接的基礎原理與概念、表面組裝的核心工藝與常見不良現象，以及組裝工藝帶來的可靠性問題。 本書適合於從事電子產品製造的工藝與品質工程師學習與參考。 賈忠中，高級工程師，先後供職於中國電子集團工藝研究所、中興通訊股份有限公司，從事電子製造工藝研究與管理工作近30年。在中興通訊股份有限公司工作也超過20年，見證並參與了中興工藝的發展歷程，歷任工藝研究部部長、副總工藝師、總工藝師、首席工藝專家。擔任廣東電子學會SMT專委會副主任委員

、中國電子學會委員。對SMT、可製造性設計、失效分析、焊接可靠性有深入、系統的研究，擅長組裝不良分析、焊點失效分析。出版了《SMT工藝品質控制》《SMT核心工藝解析與案例分析》《SMT可製造性設計》等專著。 第一部分  工藝基礎 1 第1章  概述 3 1.1  電子組裝技術的發展 3 1.2  表面組裝技術 4 1.2.1  元器件封裝形式的發展 4 1.2.2  印製電路板技術的發展 5 1.2.3  表面組裝技術的發展 6 1.3  表面組裝基本工藝流程 7 1.3.1  再流焊接工藝流程 7 1.3.2  波峰焊接工藝流程 7 1.4  表面組裝方式與工藝路徑 8

1.5  表面組裝技術的核心與關鍵點 9 1.6  表面組裝元器件的焊接 10 案例1 QFN的橋連 11 案例2 BGA的球窩與開焊 11 1.7  表面組裝技術知識體系 12 第2章  焊接基礎 14 2.1  軟釺焊工藝 14 2.2  焊點與焊錫材料 14 2.3  焊點形成過程及影響因素 15 2.4  潤濕 16 2.4.1  焊料的表面張力 17 2.4.2  焊接溫度 18 2.4.3  焊料合金元素與添加量 18 2.4.4  金屬在熔融Sn合金中的溶解率 19 2.4.5  金屬間化合物 20 2.5  相點陣圖和焊接 23 2.6  表面張力 24 2.6.1  表面張力

概述 24 2.6.2  表面張力起因 26 2.6.3  表面張力對液態焊料表面外形的影響 26 2.6.4  表面張力對焊點形成過程的影響 26 案例3  片式元件再流焊接時焊點的形成過程 26 案例4  BGA再流焊接時焊點的形成過程 27 2.7  助焊劑在焊接過程中的作用行為 28 2.7.1  再流焊接工藝中助焊劑的作用行為 28 2.7.2  波峰焊接工藝中助焊劑的作用行為 29 案例5  OSP板採用水基助焊劑波峰焊時漏焊 29 2.8  可焊性 30 2.8.1  可焊性概述 30 2.8.2  影響可焊性的因素 30 2.8.3  可焊性測試方法 32 2.8.4  潤濕稱

量法 33 2.8.5  浸漬法 35 2.8.6  鋪展法 35 2.8.7  老化 36 第3章  焊料合金、微觀組織與性能 37 3.1  常用焊料合金 37 3.1.1  Sn-Ag合金 37 3.1.2  Sn-Cu合金 38 3.1.3  Sn-Bi合金 39 3.1.4  Sn-Sb合金 39 3.1.5  提高焊點可靠性的途徑 40 3.1.6  無鉛合金中常用添加合金元素的作用 40 3.2  焊點的微觀結構與影響因素 42 3.2.1  組成元素 42 3.2.2  工藝條件 44 3.3  焊點的微觀結構與機械性能 44 3.3.1  焊點（焊料合金）的金相組織 45 3

.3.2  焊接介面金屬間化合物 46 3.3.3  不良的微觀組織 50 3.4  無鉛焊料合金的表面形貌 61 第二部分  工藝原理與不良 63 第4章  助焊劑 65 4.1  助焊劑的發展歷程 65 4.2  液態助焊劑的分類標準與代碼 66 4.3  液態助焊劑的組成、功能與常用類別 68 4.3.1  組成 68 4.3.2  功能 69 4.3.3  常用類別 70 4.4  液態助焊劑的技術指標與檢測 71 4.5  助焊劑的選型評估 75 4.5.1  橋連缺陷率 75 4.5.2  通孔透錫率 76 4.5.3  焊盤上錫飽滿度 76 4.5.4  焊後PCB表面潔淨度 

77 4.5.5  ICT測試直通率 78 4.5.6  助焊劑的多元化 78 4.6  白色殘留物 79 4.6.1  焊劑中的松香 80 4.6.2  松香變形物 81 4.6.3  有機金屬鹽 81 4.6.4  無機金屬鹽 81 第5章  焊膏 83 5.1  焊膏及組成 83 5.2  助焊劑的組成與功能 84 5.2.1  樹脂 84 5.2.2  活化劑 85 5.2.3  溶劑 87 5.2.4  流變添加劑 88 5.2.5  焊膏配方設計的工藝性考慮 89 5.3  焊粉 89 5.4  助焊反應 90 5.4.1  酸基反應 90 5.4.2  氧化-還原反應 91 5.

5  焊膏流變性要求 91 5.5.1  黏度及測量 91 5.5.2  流體的流變特性 92 5.5.3  影響焊膏流變性的因素 94 5.6  焊膏的性能評估與選型 96 5.7  焊膏的儲存與應用 100 5.7.1  儲存、解凍與攪拌 100 5.7.2  使用時間與再使用注意事項 101 5.7.3  常見不良 101 第6章 PCB表面鍍層及工藝特性 106 6.1  ENIG鍍層 106 6.1.1 工藝特性 106 6.1.2 應用問題 107 6.2  Im-Sn鍍層 108 6.2.1 工藝特性 109 6.2.2 應用問題 109 案例6 鍍Sn層薄導致虛焊 109 6.

3  Im-Ag鍍層 112 6.3.1 工藝特性 112 6.3.2  應用問題 113 6.4 OSP膜 114 6.4.1 OSP膜及其發展歷程 114 6.4.2 OSP工藝 115 6.4.3 銅面氧化來源與影響 115 6.4.4 氧化層的形成程度與通孔爬錫能力 117 6.4.5 OSP膜的優勢與劣勢 119 6.4.6 應用問題 119 6.5 無鉛噴錫 119 6.5.1 工藝特性 120 6.5.2 應用問題 122 6.6 無鉛表面耐焊接性對比 122 第7章 元器件引腳/焊端鍍層及工藝性 124 7.1 表面組裝元器件封裝類別 124 7.2 電極鍍層結構 125 7.

3 Chip類封裝 126 7.4 SOP/QFP類封裝 127 7.5 BGA類封裝 127 7.6 QFN類封裝 127 7.7 外掛程式類封裝 128 第8章  焊膏印刷與常見不良 129 8.1  焊膏印刷 129 8.2  印刷原理 129 8.3  影響焊膏印刷的因素 130 8.3.1  焊膏性能 130 8.3.2  範本因素 133 8.3.3  印刷參數 134 8.3.4  擦網/底部擦洗 137 8.3.5  PCB支撐 140 8.3.6  實際生產中影響焊膏填充與轉移的其他因素 141 8.4  常見印刷不良現象及原因 143 8.4.1  印刷不良現象 143 8

.4.2  印刷厚度不良 143 8.4.3  汙斑/邊緣擠出 145 8.4.4  少錫與漏印 146 8.4.5  拉尖/狗耳朵 148 8.4.6  塌陷 148 8.5  SPI應用探討 151 8.5.1  焊膏印刷不良對焊接品質的影響 151 8.5.2  焊膏印刷圖形可接受條件 152 8.5.3  0.4mm間距CSP 153 8.5.4  0.4mm間距QFP 154 8.5.5  0.4～0.5mm間距QFN 155 8.5.6  0201 155 第9章  鋼網設計與常見不良 157 9.1  鋼網 157 9.2  鋼網製造要求 160 9.3  範本開口設計基本要求 

161 9.3.1  面積比 161 9.3.2  階梯範本 162 9.4  範本開口設計 163 9.4.1  通用原則 163 9.4.2  片式元件 165 9.4.3  QFP 165 9.4.4  BGA 166 9.4.5  QFN 166 9.5  常見的不良開口設計 168 9.5.1  範本設計的主要問題 168 案例7  範本避孔距離不夠導致散熱焊盤少錫 169 案例8  焊盤寬、引腳窄導致SIM卡移位 170 案例9  熔融焊錫漂浮導致變壓器移位 170 案例10  防錫珠開孔導致圓柱形二極體爐後飛料問題 171 9.5.2  範本開窗在改善焊接良率方面的應用 171

案例11  兼顧開焊與橋連的葫蘆形開窗設計 171 案例12  電解電容底座鼓包導致移位 173 案例13  BGA變形導致橋連與球窩 174 第10章  再流焊接與常見不良 175 10.1  再流焊接 175 10.2  再流焊接工藝的發展歷程 175 10.3  熱風再流焊接技術 176 10.4  熱風再流焊接加熱特性 177 10.5  溫度曲線 178 10.5.1  溫度曲線的形狀 179 10.5.2  溫度曲線主要參數與設置要求 180 10.5.3  爐溫設置與溫度曲線測試 186 10.5.4  再流焊接曲線優化 189 10.6  低溫焊料焊接SAC錫球的BGA混裝再流

焊接工藝 191 10.6.1  有鉛焊料焊接無鉛BGA的混裝工藝 192 10.6.2  低溫焊料焊接SAC錫球的混裝再流焊接工藝 196 10.7  常見焊接不良 197 10.7.1  冷焊 197 10.7.2  不潤濕 199 案例14  連接器引腳潤濕不良現象 200 案例15  沉錫板焊盤不上錫現象 201 10.7.3  半潤濕 202 10.7.4  滲析 203 10.7.5  立碑 204 10.7.6  偏移 207 案例16  限位導致手機電池連接器偏移 207 案例17  元器件安裝底部噴出的熱氣流導致元器件偏移 208 案例18  元器件焊盤比引腳寬導致元器件偏移

 208 案例19  片式元件底部有半塞導通孔導致偏移 209 案例20  不對稱焊端容易導致偏移 209 10.7.7  芯吸 210 10.7.8  橋連 212 案例21  0.4mm QFP橋連 212 案例22  0.4mm間距CSP（也稱?BGA）橋連 213 案例23  鉚接錫塊表貼連接器橋連 214 10.7.9  空洞 216 案例24  BGA焊球表面氧化等導致空洞形成 218 案例25  焊盤上的樹脂填孔吸潮導致空洞形成 219 案例26  HDI微盲孔導致BGA焊點空洞形成 219 案例27  焊膏不足導致空洞產生 220 案例28  排氣通道不暢導致空洞產生 220

案例29  噴印焊膏導致空洞產生 221 案例30  QFP引腳表面污染導致空洞產生 221 10.7.10  開路 222 10.7.11  錫球 223 10.7.12  錫珠 226 10.7.13  飛濺物 229 10.8  不同工藝條件下用63Sn/37Pb焊接SAC305 BGA的切片圖 230 第11章  特定封裝的焊接與常見不良 232 11.1  封裝焊接 232 11.2  SOP/QFP 232 11.2.1  橋連 232 案例31  某板上一個0.4mm間距QFP橋連率達到75% 234 案例32  QFP焊盤加工尺寸偏窄導致橋連率增加 235 11.2.2  虛焊

 235 11.3  QFN 236 11.3.1  QFN封裝與工藝特點 236 11.3.2  虛焊 238 11.3.3  橋連 240 11.3.4  空洞 241 11.4  BGA 244 11.4.1  BGA封裝類別與工藝特點 244 11.4.2  無潤濕開焊 245 11.4.3  球窩焊點 246 11.4.4  縮錫斷裂 248 11.4.5  二次焊開裂 249 11.4.6  應力斷裂 250 11.4.7  坑裂 251 11.4.8  塊狀IMC斷裂 252 11.4.9  熱迴圈疲勞斷裂 253 第12章 波峰焊接與常見不良 256 12.1 波峰焊接 256

12.2 波峰焊接設備的組成及功能 256 12.3 波峰焊接設備的選擇 257 12.4 波峰焊接工藝參數設置與溫度曲線的測量 257 12.4.1 工藝參數 258 12.4.2 工藝參數設置要求 258 12.4.3 波峰焊接溫度曲線測量 258 12.5 助焊劑在波峰焊接工藝過程中的行為 259 12.6 波峰焊接焊點的要求 260 12.7 波峰焊接常見不良 262 12.7.1 橋連 262 12.7.2 透錫不足 265 12.7.3 錫珠 266 12.7.4 漏焊 268 12.7.5 尖狀物 269 12.7.6 氣孔—吹氣孔/ 269 12.7.7  孔填充不良 270

12.7.8 板面髒 271 12.7.9 元器件浮起 271 案例33 連接器浮起 272 12.7.10 焊點剝離 272 12.7.11 焊盤剝離 273 12.7.12 凝固開裂 274 12.7.13 引線潤濕不良 275 12.7.14 焊盤潤濕不良 275 第13章 返工與手工焊接常見不良 276 13.1 返工工藝目標 276 13.2 返工程式 276 13.2.1  元器件拆除 276 13.2.2 焊盤整理 277 13.2.3 元器件安裝 277 13.2.4 工藝的選擇 277 13.3 常用返工設備/工具與工藝特點 278 13.3.1 烙鐵 278 13.3.2

 熱風返修工作站 279 13.3.3 吸錫器 281 13.4 常見返修失效案例 282 案例34 採用加焊劑方式對虛焊的QFN進行重焊導致返工失敗 282 案例35 採用加焊劑方式對虛焊的BGA進行重焊導致BGA中心焊點斷裂 282 案例36 風槍返修導致周邊鄰近帶散熱器的BGA焊點開裂 283 案例37 返修時加熱速率太大導致BGA角部焊點橋連 284 案例38 手工焊接大尺寸片式電容導致開裂 284 案例39 手工焊接外掛程式導致相連片式電容失效 285 案例40 手工焊接大熱容量外掛程式時長時間加熱導致PCB分層 285 案例41 採用銅辮子返修細間距元器件容易發生微橋連現象 286

第三部分 組裝可靠性 289 第14章 可靠性概念 291 14.1 可靠性定義 291 14.1.1 可靠度 291 14.1.2 MTBF與MTTF 291 14.1.3 故障率 292 14.2 影響電子產品可靠性的因素 293 14.2.1 常見設計不良 293 14.2.2 製造影響因素 294 14.2.3 使用時的劣化因素 295 14.3 常用的可靠性試驗評估方法—溫度迴圈試驗 296 第15章 完整焊點要求 298 15.1 組裝可靠性 298 15.2 完整焊點 298 15.3 常見不完整焊點 298 第16章 組裝應力失效 304 16.1 應力敏感封裝 304 1

6.2 片式電容 304 16.2.1 分板作業 304 16.2.2 烙鐵焊接 306 16.3 BGA 307 第17章 使用中溫度迴圈疲勞失效 308 17.1 高溫環境下的劣化 308 17.1.1 高溫下金屬的擴散 308 17.1.2 介面劣化 309 17.2 蠕變 309 17.3 機械疲勞與溫度迴圈 310 案例42 拉應力疊加時的熱疲勞斷裂 310 案例43 某模組灌封工藝失控導致焊點受到拉應力作用 310 案例44 灌封膠與PCB的CTE不匹配導致焊點早期疲勞失效（開裂） 312 第18章 環境因素引起的失效 313 18.1  環境引起的失效 313 18.1.1 電化

學腐蝕 313 18.1.2 化學腐蝕 315 18.2 CAF 316 18.3 銀遷移 317 18.4 硫化腐蝕 318 18.5 爬行腐蝕 318 第19章 錫須 321 19.1 錫須概述 321 19.2 錫須產生的原因 322 19.3 錫須產生的五種基本場景 323 19.4 室溫下錫須的生長 324 19.5 溫度迴圈（熱衝擊）作用下錫須的生長 325 19.6 氧化腐蝕引起的錫鬚生長 326 案例45 某產品單板上的輕觸開關因錫須短路 327 19.7 外界壓力作用下的錫鬚生長 327 19.8 控制錫鬚生長的建議 328 後記 330 參考文獻 331  

水冷散熱模組進入發燒排行的影片

不同散熱鰭片排列之散熱模組的熱傳研究

為了解決水冷散熱模組的問題，作者陳柏安 這樣論述：

本文主要探討高功率電子元件散熱效果之最佳化，以FloTHERM進行數值模擬，以計算流體力學求解其熱流方程式，並將不同參數之計算結果分別進行比較與討論，本元件模組以散熱鰭片進行主要熱對流散熱，模組內共放置兩個散熱鰭片，其一放置於電子元件接觸面上，配合相對應之電子元件使用之傳導黏液，完成一基礎模組。其晶片連接鰭片則為本文討論之議題，該鰭片與水冷管散熱模組連接向外延伸搭接，故水冷管固定位置對於計算結果有直接的影響。綜合上述共討論三項變動因子對於晶片散熱的效果比較(分別為：電子元件功率、散熱鰭片幾何造型、水冷管固定位置)。電子功率設定參數分別為:15W、30W、45W，散熱鰭片幾何造型設計兩種造型:

平板式、方形型，最後水冷管固定位置設定為:第一散熱鰭片之對稱角離中心最外側、內移5mm距離、及離內移10mm距離。分析上述兩種散熱鰭片搭配情形，可初步了解平板型搭15片鰭片排列方式，能有最佳的散熱效果，不同鰭片的間距對於晶片溫度影響會因晶片功率有不同變化差異，然而當瓦數上升時，散熱鰭片及水管位置不同變化會有相對明顯差異之計算結果，其最差與最佳之散熱參數條件可達5度差異。

建築設備安裝(第3版)

為了解決水冷散熱模組的問題，作者王麗 這樣論述：

本次修訂主要突出以下特色：   1．本教材以五個典型工作任務為物件，設置專案教學單元，強化教材的真實工作情境和工作過程。 2．採用“項目引導”的方法，融“項目導入”“基礎夯實”“項目演練”“拓展提高”四大教學模組於一體，較好地體現了教材體例設計的科學合理性，適於案例教學的展開，有利於提高學生解決工程實際問題的能力。 3．精選案例，注重應用。根據職業技能崗位需要配置工程案例，突出教材的實用性和應用性，提高學生動手操作能力。 4．增加工作場景插圖，強化教材的生活化、情境化。結合案例內容與發生場景，適當地在教材中插入工作情境圖片，以增強教材的崗位情境化，提高學生學習興趣。

5．本教材配有微課、移動線上自測、課件、習題及答案等資源，有利於教師授課和學生自學。

水冷式散熱座冷卻效益之研究

為了解決水冷散熱模組的問題，作者宋志傑 這樣論述：

隨著電子產業蓬勃發展，製程技術上的突破，晶片工作時脈迅速向上提升，單位面積所受的功率及相對的發熱量也不停的攀升，晶片溫度 若過高，將造成熱阻而影響內部資料的運算，降低電腦處理效率。降低晶片的工作溫度，可避免晶片因高溫而燒毀，並且穩定電腦處理效率，因此散熱早已成為所有電腦相關產業所注重的問題。本文中分析研究三種型態水冷頭，S型和鰭片型流道是屬於全銅材質，而一進側出型流道是塑膠上蓋銅底板，探討散熱性能的變化與影響分析並以實際樣品驗證。經分析模擬及實驗結果可歸納結論如下：S型流道、鰭片型流道、一進側出型流道，散熱效果最好的是S型，一進側出型次之，鰭片型最差，熱阻值分別是0.223、0.229、0.

231℃/W。此實驗和模擬分析結果的水冷頭優劣趨勢是相同，也證明數值模擬在產品設計上可做來判斷的依據。