微电子焊接技术 第2版

这本《微电子焊接技术》由南京理工大学、南京航空航天大学联合江苏科技大学、哈尔滨工业大学编写，是在第1版的基础上，经过反复编写、审核、修改而成的。着重阐述了微电子焊接技术的发展、新型焊接工艺和材料的基础应用、相关缺陷问题的解决方法等。本次修订对近年来的封装材料及工艺进行了内容更新，尤其是增加了针对大功率器件封装的纳米颗粒键合技术的介绍。本书侧重微电子焊接的基础理论和实际应用，对相关领域的技术工作者和电子封装相关专业的本科生、研究生具有实用价值。

《微电子焊接技术》为适应以5G为代表的现代通信技术发展过程中微纳器件研发、制造的需要，以钎焊连接原理为基础，从微电子焊接的基本概念、钎焊用材料及性能、钎焊及SMT工艺和应用等方面阐述了微电子器件制造过程中连接技术的发展以及连接材料无铅化带来的影响与应对措施。书中着重阐述了微电子器件连接的基础理论和实际应用，包括芯片焊接技术、表面组装（贴装）技术和焊点可靠性等内容。本书还结合现代纳米技术，介绍了纳米颗粒烧结连接技术，在附录中列出了典型封装结构、无铅钎料熔化温度范围测定方法和缩略语中英文对照表。

前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.1.1微电子焊接的概念1
1.1.2微电子封装与组装技术简介1
1.2微电子焊接方法简介5
1.2.1微电子焊接（微连接）的特点及连接对象5
1.2.2常见的微电子焊接技术（微连接）6
1.3微电子焊接材料的发展9
1.3.1无铅化的提出及进程9
1.3.2无铅钎料的定义与性能要求9
1.3.3无铅钎料的研究现状及发展趋势10
1.4电子组装无铅化存在的问题11
1.4.1无铅材料的要求11
1.4.2无铅工艺对电子组装设备的要求12
思考题13
答案14
参考文献14
第2章芯片焊接技术16
2.1引线键合技术16
2.1.1引线键合原理16
2.1.2引线键合工艺17
2.2载带自动键合技术19
2.2.1载带自动键合原理19
2.2.2芯片凸点的制作19
2.2.3内引线和外引线键合技术20
2.3倒装芯片键合技术22
2.3.1倒装芯片键合原理22
2.3.2倒装芯片键合技术实现过程22
思考题25
答案26
参考文献26
第3章软钎焊的基本原理28
3.1软钎焊的基本原理及特点28
3.2钎料与焊盘的氧化29
3.2.1氧化机理29
3.2.2液态钎料表面的氧化34
3.2.3去氧化机制35
3.3钎料的工艺性能37
3.3.1润湿的概念37
3.3.2影响钎料润湿作用的因素39
3.3.3焊接性评定方法43
3.3.4钎料工艺性能评价方法的新发展48
3.3.5区域评判方法的扩展及完善49
3.3.6异域评判方法的引用与创建50
3.4微电子焊接的界面反应52
3.4.1界面反应的基本过程52
3.4.2界面反应和组织60
思考题66
答案66
参考文献67
第4章微电子焊接用材料68
4.1钎料合金68
4.1.1电子产品对钎料的要求68
4.1.2锡铅钎料69
4.1.3无铅钎料74
4.2钎剂（助焊剂）94
4.2.1钎剂的要求94
4.2.2钎剂的分类95
4.2.3常用的钎剂96
4.2.4钎剂的使用原则100
4.2.5无钎剂软钎焊100
4.3印制电路板的表面涂覆104
4.3.1PCB的表面涂覆体系105
4.3.2几种典型的PCB表面涂覆工艺比较105
4.4电子元器件的无铅化表面镀层110
4.4.1纯Sn镀层110
4.4.2Sn-Cu合金镀层111
4.4.3Sn-Bi合金镀层111
4.4.4Ni-Pd和Ni-Pd-Au合金镀层111
思考题111
答案112
参考文献112
第5章微电子表面组装技术116
5.1概述116
5.1.1SMT涉及的内容116
5.1.2SMT的主要特点116
5.1.3SMT与THT的比较117
5.1.4SMT的工艺要求和发展方向118
5.2SMT用软钎料、粘结剂及清洗剂118
5.2.1软钎料118
5.2.2粘结剂118
5.2.3清洗剂121
5.3表面组装元器件贴装工艺技术122
5.3.1表面组装元器件贴装方法122
5.3.2影响准确贴装的主要因素122
5.4微电子焊接方法与特点127
5.4.1概述127
5.4.2波峰焊128
5.4.3再流焊134
5.5清洗工艺技术140
5.5.1污染物类型与来源140
5.5.2清洗原理142
5.5.3影响清洗的主要因素143
5.5.4清洗工艺及设备145
5.6SMT的检测与返修技术149
5.6.1检测技术概述149
5.6.2SMT来料检测152
5.6.3SMT组件的返修技术156
思考题160
答案160
参考文献160
第6章微电子焊接中的工艺缺陷162
6.1钎焊过程中的熔化和凝固现象162
6.1.1焊点凝固的特点163
6.1.2焊点凝固状态的检测手段163
6.2焊点剥离和焊盘起翘164
6.2.1焊点剥离的定义164
6.2.2焊点剥离的发生机理165
6.2.3焊点剥离的防止措施169
6.3黑盘169
6.3.1化学镍金的原理169
6.3.2黑盘形成的影响因素及控制措施170
6.4虚焊及冷焊172
6.4.1概述172
6.4.2虚焊173
6.4.3冷焊175
6.5不润湿及反润湿177
6.5.1定义177
6.5.2形成原理178
6.5.3解决对策178
6.6爆板和分层178
6.6.1爆板的原因179
6.6.2PCB失效分析技术概述181
6.6.3热分析技术在PCB失效分析中的应用184
6.7空洞185
6.7.1空洞的形成与分类185
6.7.2空洞的成因与改善186
6.7.3球窝缺陷188
6.7.4抑制球窝缺陷的措施190
思考题190
答案190
参考文献190
第7章焊点的可靠性问题194
7.1可靠性概念及影响因素194
7.1.1可靠性概念194
7.1.2可靠性研究的范围196
7.2焊点的热机械可靠性196
7.2.1加速试验方法197
7.2.2可靠性设计的数值模拟198
7.3电迁移特性207
7.3.1电迁移的定义207
7.3.2不同钎料的电迁移特性207
7.4锡晶须210
7.4.1无铅钎料表面锡晶须的形貌210
7.4.2生长过程驱动力及动力学过程211
7.4.3锡晶须生长的抑制213
7.4.4锡晶须生长的加速实验214
思考题215
答案215
参考文献215
第8章纳米颗粒烧结连接219
8.1高温无铅软钎料研究现状219
8.2纳米Ag颗粒烧结的提出220
8.3纳米Ag颗粒烧结接头的性能影响因素221
8.3.1钎料膏成分改进221
8.3.2烧结工艺221
8.4镀层金属对烧结接头的影响222
思考题224
答案224
参考文献225
附录227
附录A典型封装结构227
附录B无铅钎料熔化温度范围测定方法229
附录C缩略语中英文对照231