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本书主要介绍电子组装工艺可靠性工程技术的基础理论和学科技术体系，以及电子组装工艺过程所涉及的环保、标准、材料、质量与可靠性技术，其中包括电子组装工艺可靠性基础、电子组装工艺实施过程中的环保技术、试验与分析技术、材料与元器件的选择与应用技术、20余个典型的失效与故障案例研究、工艺缺陷控制技术等内容。这些内容汇聚了作者多年从事电子组装工艺与可靠性技术工作的积累，其中的案例及技术都来自生产服务一线的经验总结，对于提高和保障我国电子制造的质量和可靠性水平，实现高质量发展具有很重要的参考价值。本书可作为从事电子组装领域研发设计、工艺研究、检测分析、质量管理等工作的工程技术人员的参考用书，也可作为相关领域的大专院校和职业技术教育的参考教材。

第 1 章　基础篇?/?1
1.1　电子组装技术与可靠性概述  / 1
1.1.1　电子组装技术概述 / 1
1.1.2　可靠性概论 / 2
1.1.3	电子组装工艺可靠性概论 / 9
1.1.4	微组装技术概述  / 22
1.2　电子组件的可靠性试验方法  / 29
1.2.1　可靠性试验的基本内容  / 29
1.2.2　焊点的可靠性试验标准  / 30
1.2.3　焊点的失效判据与失效率分布  / 30
1.2.4　主要的可靠性试验方法  / 31
1.2.5　可靠性试验中的焊点强度检测技术  / 40
1.3　电子组件的失效分析技术  / 45
1.3.1　焊点形成过程与影响因素  / 46
1.3.2　导致焊点缺陷的主要原因与机理分析 / 47
1.3.3　焊点失效分析基本流程  / 49
1.3.4　焊点失效分析技术 / 49
第 2 章　环保与标准篇?/?64
2.1	电子电气产品的环保法规与标准化  / 64
2.1.1　欧盟 RoHS   / 64
2.1.2　中国 RoHS 最新进展 / 67
2.1.3	REACH 法规——毒害物质的管理 / 69
2.1.4	废弃电子电气产品的回收处理法规  / 71
2.1.5	EuP/ErP 指令——产品能源消耗的源头管控 / 74
2.2	电子电气产品的无卤化及其检测方法 / 75
2.2.1	电子电气产品的无卤化简介 / 75
2.2.2	无卤化的相关标准或技术要求 / 76
2.2.3	电子电气产品无卤化检测方法 / 76
2.3	无铅工艺的标准化进展  / 78
2.3.1	无铅工艺概述  / 78
2.3.2	无铅工艺标准化的重要性 / 79
2.3.3	无铅工艺标准化的进展情况 / 80
第 3 章　材料篇?/?87
3.1	无铅助焊剂的选择和应用 / 87
3.1.1　无铅助焊剂概述 / 87
3.1.2　无铅助焊剂的选择 / 90
3.1.3	无铅助焊剂的发展趋势  / 99
3.2　无铅元器件工艺适应性要求  / 101
3.2.1　无铅工艺特点 / 101
3.2.2　无铅元器件的要求 / 102
3.2.3　无铅元器件工艺适应性 / 103
3.2.4　结束语 / 108
3.3	无铅焊料的选择与应用  / 108
3.3.1　电子装联行业常用无铅焊料 / 109
3.3.2　无铅焊料的选择与应用情况 / 118
3.4	印制电路板的选择与评估 / 122
3.4.1　印制电路板概述 / 122
3.4.2	绿色制造工艺给印制电路板带来的挑战 / 124
3.4.3	绿色制造工艺对印制电路板的要求 / 128
3.4.4　印制电路板的选用 / 130
3.4.5　印制电路板的评估 / 136
3.4.6　印制电路板及基材的检测、验收通用标准 / 140
3.4.7　印制电路板技术的发展  / 143
3.4.8	新型板材的选择与评估  / 145
3.5　元器件镀层表面锡须风险评估与对策 / 151
3.5.1　锡须现象及其危害 / 151
3.5.2　锡须的生长机理 / 153
3.5.3　锡须生长的影响因素 / 155
3.5.4　锡须评估方法 / 157
3.5.5　锡须生长的抑制 / 160
3.5.6　结束语 / 164
3.6	电子组件的三防技术及最新进展 / 167
3.6.1	湿热、盐雾及霉菌对电子组件可靠性的影响 / 169
3.6.2　电子组件的防护技术 / 170
3.6.3	传统防护涂料及涂覆工艺 / 171
3.6.4	电子组件三防技术最新进展 / 174
3.6.5　结束语 / 180
3.7	焊锡膏的选用与评估  / 181
3.7.1　焊锡膏概述 / 181
3.7.2　焊锡膏的选用与评估情况 / 185
3.7.3　焊锡膏的现状及发展趋势 / 189
3.8	导热材料的选用与评估  / 190
3.8.1	导热材料概述  / 191
3.8.2	热传导机理 / 196
3.8.3	导热性能表征技术  / 198
3.8.4	导热材料的选用与评估情况 / 205
3.8.5	导热材料的现状及发展趋势 / 209
3.8.6　结束语 / 210
第 4 章　方法篇?/?214
4.1　助焊剂的扩展率测试方法研究 / 214
4.1.1　扩展率的物理含义 / 214
4.1.2　目前的测试方法 / 215
4.1.3　试验方法研究 / 216
4.1.4　结果与讨论 / 217
4.1.5　结论 / 219
4.2　SMT 焊点的染色与渗透试验方法研究  / 219
4.2.1　染色与渗透试验方法的基本原理  / 220
4.2.2　染色与渗透试验方法描述 / 220
4.2.3　染色与渗透试验结果分析与应用  / 221
4.2.4　试验过程的质量控制 / 223
4.2.5　结论 / 225
4.3　热分析技术及其在 PCB 失效分析中的应用  / 225
4.3.1　热分析技术 / 225
4.3.2　典型的失效案例 / 226
4.3.3　结论 / 229
4.4　红外显微镜技术及其在组件失效分析中的应用 / 230
4.4.1　红外显微镜技术的基本原理 / 230
4.4.2　红外显微镜技术在组件失效分析中的应用 / 231
4.4.3　结论 / 233
4.5　阴影云纹技术及其在工艺失效分析中的应用 / 233
4.5.1　阴影云纹技术的测试原理 / 234
4.5.2　阴影云纹技术的特点 / 235
4.5.3　阴影云纹技术在失效分析中的典型应用  / 235
4.5.4　典型分析案例 / 237
4.6　离子色谱分析技术及其在工艺分析中的应用 / 239
4.6.1　离子色谱的基本原理 / 240
4.6.2　离子色谱系统 / 240
4.6.3　色谱图 / 241
4.6.4　基本分析程序 / 242
4.6.5　离子色谱分析技术在电子制造业中的应用  / 242
4.7　应变电测技术及其在 PCBA  可靠性评估中的应用  / 244
4.7.1　应变电测技术的基本原理 / 244
4.7.2　应变电测技术在 PCBA  可靠性评估中的应用  / 247
4.7.3　典型应用案例 / 251
4.7.4　结束语 / 253
4.8	离子研磨技术及其在工艺分析中的应用 / 254
4.8.1	离子研磨技术的基本原理和应用特点 / 254
4.8.2	离子研磨技术的制样要求 / 256
4.8.3	离子研磨技术的典型应用 / 257
4.8.4　结束语 / 259
4.9	聚焦离子束技术及其在工艺分析中的应用 / 259
4.9.1	聚焦离子束技术的基本原理 / 260
4.9.2	聚焦离子束技术在电子组件失效分析中的应用 / 260
4.9.3　结束语 / 263
4.10	电子背散射衍射技术及其在工艺分析中的应用 / 264
4.10.1 	电子背散射衍射技术的基本原理 / 264
4.10.2 	电子背散射衍射技术的基本功能 / 265
4.10.3 	经典案例——疲劳开裂 / 268
4.10.4　结束语 / 269
4.11	硫化腐蚀试验及其在 PCBA  可靠性评估中的应用  / 269
4.11.1	硫化腐蚀反应机理  / 270
4.11.2	常用的硫化腐蚀试验方法 / 271
4.11.3	硫化腐蚀试验在 PCBA  可靠性评估中的应用  / 273
4.11.4　结束语 / 275
4.12	有限元仿真及其在电子组装工艺可靠性工程中的应用 / 276
4.12.1	有限元仿真分析流程  / 276
4.12.2	有限元仿真在电子组装工艺可靠性工程中的应用 / 278
4.12.3　结束语 / 279
第 5 章　案例研究篇?/?281
5.1　阳极导电丝（CAF）生长失效案例研究 / 281
5.1.1　CAF 生长机理 / 281
5.1.2　CAF 生长影响因素  / 282
5.1.3　CAF 生长失效典型案例  / 282
5.1.4　启示与建议 / 285
5.2　兼容性试验方案设计及案例研究 / 285
5.2.1　兼容性试验原理 / 286
5.2.2　兼容性试验方案 / 286
5.2.3　案例研究 / 286
5.2.4　启示与建议 / 289
5.3　波峰焊中不熔锡产生的机理与控制对策  / 289
5.3.1　不熔锡产生机理分析 / 290
5.3.2　不熔锡产生的机理 / 292
5.3.3　不熔锡产生的控制对策 / 293
5.4　PCB 导线开路失效案例研究  / 293
5.4.1　主要开路机理 / 293
5.4.2　表面导线开路影响因素  / 294
5.4.3　PCB 表面导线开路典型案例  / 294
5.4.4　启示与建议 / 296
5.5　PCB 爆板分层案例研究  / 297
5.5.1　主要爆板分层机理 / 297
5.5.2　主要爆板分层模式 / 297
5.5.3　PCB 爆板分层典型案例  / 298
5.5.4　启示与建议 / 299
5.6　PCB 孔铜断裂失效案例研究  / 300
5.6.1　主要孔铜断裂机理 / 300
5.6.2　孔铜断裂主要影响因素 / 300
5.6.3　孔铜断裂典型案例 / 301
5.6.4　启示与建议 / 303
5.7　电迁移与枝晶生长失效案例研究 / 303
5.7.1　电迁移与枝晶产生的机理 / 303
5.7.2　枝晶生长风险分析 / 304
5.7.3　电迁移与枝晶生长失效典型案例  / 305
5.7.4　启示与建议 / 309
5.8　波峰焊通孔填充不良案例研究 / 309
5.8.1　波峰焊通孔填充不良现象描述  / 309
5.8.2　波峰焊通孔填锡的物理过程 / 310
5.8.3　影响波峰焊通孔填充不良的因素分析  / 311
5.8.4　PTH 填充不良典型案例 / 312
5.8.5　启示与建议 / 317
5.9　PCBA 腐蚀失效案例研究  / 317
5.9.1　PCBA 腐蚀机理 / 317
5.9.2　PCBA 腐蚀失效典型案例  / 318
5.9.3　启示与建议 / 322
5.10　漏电失效案例研究  / 322
5.10.1　主要漏电失效机理 / 323
5.10.2　漏电主要影响因素 / 323
5.10.3　漏电失效典型案例 / 323
5.10.4　启示与建议 / 328
5.11　化学镀镍 / 浸金黑焊盘失效案例研究 / 329
5.11.1　黑焊盘形成机理 / 329
5.11.2　黑焊盘形成的影响因素及控制措施  / 330
5.11.3　黑焊盘失效案例 / 330
5.11.4　启示与建议 / 335
5.12　焊盘坑裂失效案例研究 / 336
5.12.1　焊盘坑裂机理 / 336
5.12.2　焊盘坑裂形成的影响因素 / 337
5.12.3　焊盘坑裂失效典型案例 / 337
5.12.4　启示与建议 / 343
5.13　疲劳失效案例研究 / 344
5.13.1　疲劳失效机理 / 344
5.13.2　引起疲劳的因素 / 344
5.13.3　疲劳失效典型案例 / 345
5.13.4　启示与建议 / 350
5.14　HASL  焊盘可焊性不良案例研究 / 350
5.14.1　HASL 焊盘可焊性不良的主要机理 / 351
5.14.2　HASL 焊盘可焊性不良的主要影响因素 / 351
5.14.3　HASL 焊盘可焊性不良案例  / 351
5.14.4　启示与建议 / 354
5.15　混合封装 FCBGA 的典型失效模式与控制  / 355
5.15.1　FCBGA  的封装结构和工艺介绍  / 355
5.15.2　混合封装 FCBGA 的典型失效案例分析  / 356
5.15.3　针对混合封装 FCBGA 类似失效模式的控制对策  / 358
5.16　混装不良典型案例研究 / 359
5.16.1　混装常见缺陷与机理 / 359
5.16.2　混装工艺失效典型案例 / 360
5.16.3　启示与建议 / 363
5.17　枕头效应失效案例研究 / 363
5.17.1　枕头效应产生的机理 / 363
5.17.2　枕头效应形成的因素 / 364
5.17.3　枕头效应失效案例 / 365
5.17.4　启示与建议 / 369
5.18　LED 引线框架镀银层腐蚀变色失效案例研究 / 369
5.18.1　LED 支架镀银层的腐蚀变色机理  / 370
5.18.2　LED 支架镀银层的腐蚀影响因素  / 370
5.18.3　LED 支架镀银层的腐蚀典型案例  / 370
5.18.4　启示与建议 / 374
5.19	烧板失效典型案例研究  / 374
5.19.1	主要烧板失效机理  / 374
5.19.2	烧板失效典型案例  / 375
5.19.3	启示与建议 / 382
5.20	片式电阻硫化腐蚀案例研究  / 383
5.20.1	片式电阻硫化腐蚀机理  / 383
5.20.2	片式电阻硫化腐蚀预防措施 / 384
5.20.3	片式电阻硫化腐蚀典型案例 / 386
5.20.4	启示与建议 / 388
5.21	盲孔失效典型案例研究  / 388
5.21.1	盲孔主要失效机理  / 388
5.21.2	盲孔失效主要影响因素  / 390
5.21.3	盲孔失效典型案例  / 391
5.21.4	启示与建议 / 394
5.22	键合失效案例研究  / 395
5.22.1	典型的键合工艺流程  / 395
5.22.2	键合失效模式和机理  / 396
5.22.3	键合失效典型案例  / 396
5.22.4	启示与建议 / 400
5.23	立碑失效案例研究   / 401
5.23.1	立碑失效机理 / 401
5.23.2	立碑失效的影响因素  / 401
5.23.3	立碑失效典型案例  / 402
5.23.4	启示与建议 / 406

自从本书的第一版于2015年出版以来，引起了电子行业人士的强烈反响。与此同时，电子信息技术又发生了翻天覆地的变化，电子产品正向高密度、高集成度、大功率及高可 靠等方向快速发展，目前，我国许多门类的电子电气产品的产量已经跃居世界首位。但 是，电子制造业仍然面临许多挑战，组装的电子产品既要求高可靠性、高良率，又需要低 成本，这样才能满足日益增长的客户需求，取得企业的竞争优势。另外，新工艺的导入 也不断带来许多新的可靠性问题。因此本书作者应出版社及行业的需求，与时俱进地增 加了新的技术内容和工程案例，进一步完善和丰富了电子组装工艺可靠性这门新学科的基 础理论与方法，删减或更新了一些过时的内容，更正了第一版中的部分错误，使本版内容 更加丰富，电子组装工艺可靠性的技术体系更加完善，更加符合现实产业发展对电子组装 工艺可靠性技术的要求。
本版在保留原架构和主体内容的基础上，对第一版做了修改、补充、更新和完善，删 除了一些过时或陈旧的内容，增加了一些新的技术内容和典型案例。其中在基础篇中增加 了1.1.3节“电子组装工艺可靠性概述”（罗道军执笔）和1.1.4节“微组装技术概述”（肖慧执笔），对电子组装工艺可靠性的技术体系做了较为完整的概述。由于环保法规和标准随时间 都发生了比较大的变化，2.1节和2.2节由孙秀敏进行了更新，2.3节则由罗道军进行了更新， 删除或合并了其中的部分章节。在3.4节“印制电路板的选择与评估”中增加了3.4.8节“新 型板材的选择与评估”（何骁执笔），关注先进覆铜板和微波板的有关内容，力求反映电子行 业新材料的迅速发展态势。由于新的先进的工艺分析和试验技术不断涌现，在方法篇中增 加了5种技术，分别是 ：4.8节“离子研磨技术及其在工艺分析中的应用”（陈镇海执笔）、4.9 节“聚焦离子束技术在工艺分析中的应用”（熊峰执笔）、4.10节“电子背散射衍射技术及其 在工艺分析中的应用”（陈镇海执笔）、4.11节“硫化腐蚀试验及其在PCBA可靠性评估中的 应用”（唐雁煌执笔）、4.12节“有限元仿真及其在电子组装工艺可靠性工程中的应用”（肖慧 执笔）。最后在案例研究篇中增加了5种新模式共12个典型案例，分别是 ：5.19节“烧板失 效典型案例研究”（沈江华执笔）、5.20节“片式电阻硫化腐蚀案例研究”（罗杰斯执笔）、5.21 节“盲孔失效典型案例研究”（陈方舟和李星星执笔），5.22节“键合失效案例研究”（刘加豪 和邹雅冰执笔）及5.23“节立碑失效案例研究”（马丽利执笔）。此外，对第一版的部分错误 或遗漏也由原作者一并做了修改和完善。全书最后由罗道军统一修改定稿。
另外，本书中的许多内容得到了作者单位许多同事的大力支持和帮助，标准查找、图谱绘制、案例中的试验和分析部分基本上都是由他们完成的，特别是张莹洁和许慧等可靠性分析中心工艺可靠性工程部和材料可靠性工程部的同事们，在此一并表示感谢！同时， 本书的出版还得到电子行业许多企业的大力支持，给我们提供了很好的学习和研究案例的机会，由于信息安全的原因，我们隐去了它们的信息，在此要特别感谢它们！由于电子信 息技术日新月异，很多新问题、新情况层出不穷，加上作者水平有限且时间仓促，书中可 能有纰漏和不足之处，敬请读者朋友指正。


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电子组装工艺可靠性技术与案例研究（第2版）