SMT单板互连可靠性与典型失效场景

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。
本书可供从事电子制造、可靠性、失效分析工作的工程师学习与参考。

第一部分 焊点失效机理与裂纹特征
第1章 焊点的可靠性
1.1 焊点
1.1.1 焊点的微观组织结构及常见失效位置
1.1.2 焊点的失效标准
1.1.3 焊点的断裂类型
1.2 导致焊点失效的载荷条件
1.3 焊点失效机理
1.3.1 温度循环引发的焊点失效机理
1.3.2 机械应力引发的焊点失效机理
1.3.3 热冲击引发的焊点失效机理
1.3.4 蠕变引发的焊点失效机理
1.4 焊点的可靠性评价
1.4.1 焊点的可靠性取决于PCBA的互连结构设计
1.4.2 焊点的可靠性工作
1.4.3 焊点失效原因分析流程
案例1：某单板上的BGA使用两年后失效
第2章 温度循环导致的焊点失效
2.1 疲劳失效的典型场景
2.1.1 整体热膨胀失配
2.1.2 局部热膨胀失配
2.1.3 内部热膨胀失配
2.2 疲劳失效的裂纹演进过程与特征
2.2.1 片式元件焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.2 翼形引脚焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.3 BGA焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.4 QFN焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.5 CBGA焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.6 CCGA焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.7 通孔插装焊点疲劳失效典型裂纹特征
2.2.8 焊接工艺对裂纹特征的影响
2.3 小结
第3章 机械应力导致的焊点失效
3.1 机械应力失效的典型场景
3.1.1 冲击
案例2：BGA脱落
3.1.2 瞬时弯曲
案例3：插件操作导致BGA焊点开裂
3.1.3 循环弯曲
3.1.4 振动
3.2 机械应力失效的裂纹特征
3.3 脆性的界面IMC
3.3.1 ENIG镀层形成的焊点具有脆性
案例4：Ni氧化导致焊点界面脆化
3.3.2 不连续的块状IMC
3.4 典型应力敏感元件及应力失效
3.4.1 应力敏感封装
3.4.2 片式电容
3.4.3 球栅阵列封装
案例5：ICT测试导致BGA焊点开裂
案例6：压接导致BGA焊点开裂
第4章 焊点失效分析方法
4.1 失效分析及方法
4.1.1 失效分析
4.1.2 失效分析思路
4.1.3 失效分析基本流程与方法
4.1.4 焊点失效分析的常用方法
4.2 X射线检测
4.2.1 X射线图像的采集原理
4.2.2 X射线图像的分析
4.3 超声扫描显微镜
4.3.1 超声扫描显微镜概述
4.3.2 超声扫描显微镜的工作原理
4.3.3 分析步骤
4.3.4 超声扫描显微镜和X射线的对比
4.4 切片
4.4.1 切片样品的制备
4.4.2 切片分析应用
4.5 扫描电子显微镜
4.5.1 扫描电子显微镜概述
4.5.2 扫描电子显微镜的工作原理
4.5.3 SEM的优点
4.5.4 样品的制备
4.5.5 应用
4.6 染色渗透
4.7 光学检测
4.8 傅里叶变换红外光谱仪
案例7：PCBA白色污染物成分的分析
案例8：材料一致性检验
第5章 失效原因的基本判定
5.1 焊接问题与组装问题的判定
5.1.1 焊接合格的标准
5.1.2 组装应力引诱或导致的焊点失效
5.2 焊点开裂裂纹特征图谱
5.2.1 典型热/机疲劳断裂焊点切片图
5.2.2 典型机械应力导致的焊点断裂切片图
5.2.3 熔断焊点切片图
5.2.4 枕头效应焊点内窥镜图与切片图
5.2.5 无润湿开焊（NWO）焊点内窥镜图与切片图
5.2.6 冷焊点切片图
5.2.7 Au镀层引起的焊点开裂
5.2.8 小结
第二部分 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
6.1 设计步骤
6.2 影响焊点可靠性的设计因素
6.2.1 主要设计参数
6.2.2 次要设计参数
6.3 提升热膨胀匹配性的设计
6.3.1 PCB的类型
6.3.2 有机PCB
6.3.3 约束芯PCB
6.3.4 陶瓷PCB
6.3.5 柔顺性PCB
6.4 可靠性加固
6.4.1 表面组装元器件的可靠性加固
6.4.2 插件的点胶加固
6.4.3 关于可靠性加固的应用
6.5 增强抗振动/冲击能力的设计——应力槽
6.6 禁限设计
第7章 高可靠制造的组装热设计
7.1 热风再流焊接热特性
7.2 热设计对焊接的影响及典型设计场景
7.2.1 与焊盘紧连接过孔的影响
7.2.2 盘中孔/POFV孔的影响
7.2.3 表层大铜皮的影响
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
案例10：QFN与大铜皮紧连的焊点容易发生虚焊
案例11：热沉焊盘热设计不当导致QFN倾斜和虚焊
7.2.4 屏蔽盖的影响
7.2.5 高大封装的密集布局
7.3 热设计总结
第8章 高可靠PCBA的封装选型
8.1 封装对焊点可靠性的影响
8.2 封装特性
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