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《微電子焊接技術》為適應以5G為代表的現代通信技術發展過程中微納器件研發、製造的需要，以釺焊連接原理為基礎，從微電子焊接的基本概念、釺焊用材料及性能、釺焊及SMT工藝和應用等方面闡述了微電子器件製造過程中連接技術的發展以及連接材料無鉛化帶來的影響與應對措施。書中著重闡述了微電子器件連接的基礎理論和實際應用，包括芯片焊接技術、表面組裝(貼裝)技術和焊點可靠性等內容。本書還結合現代納米技術，介紹了納米顆粒燒結連接技術，在附錄中列出了典型封裝結構、無鉛釺料熔化溫度範圍測定方法和縮略語中英文對照表。
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適應5G通信技術，滿足微納製造需求
目次
前言
第1章 緒論1
1.1 概述1
1.1.1 微電子焊接的概念1
1.1.2 微電子封裝與組裝技術簡介1
1.2 微電子焊接方法簡介5
1.2.1 微電子焊接（微連接）的特點及連接對象5
1.2.2 常見的微電子焊接技術（微連接）6
1.3 微電子焊接材料的發展9
1.3.1 無鉛化的提出及進程9
1.3.2 無鉛釺料的定義與性能要求9
1.3.3 無鉛釺料的研究現狀及發展趨勢10
1.4 電子組裝無鉛化存在的問題11
1.4.1 無鉛材料的要求11
1.4.2 無鉛工藝對電子組裝設備的要求12
思考題13
答案14
參考文獻14
第2章 芯片焊接技術16
2.1 引線鍵合技術16
2.1.1 引線鍵合原理16
2.1.2 引線鍵合工藝17
2.2 載帶自動鍵合技術19
2.2.1 載帶自動鍵合原理19
2.2.2 芯片凸點的製作19
2.2.3 內引線和外引線鍵合技術20
2.3 倒裝芯片鍵合技術22
2.3.1 倒裝芯片鍵合原理22
2.3.2 倒裝芯片鍵合技術實現過程22
思考題25
答案26
參考文獻26
第3章 軟釺焊的基本原理28
3.1 軟釺焊的基本原理及特點28
3.2 釺料與焊盤的氧化29
3.2.1 氧化機理29
3.2.2 液態釺料表面的氧化34
3.2.3 去氧化機制35
3.3 釺料的工藝性能37
3.3.1 潤濕的概念37
3.3.2 影響釺料潤濕作用的因素39
3.3.3 焊接性評定方法43
3.3.4 釺料工藝性能評價方法的新發展48
3.3.5 區域評判方法的擴展及完善49
3.3.6 異域評判方法的引用與創建50
3.4 微電子焊接的界面反應52
3.4.1 界面反應的基本過程52
3.4.2 界面反應和組織60
思考題66
答案66
參考文獻67
第4章 微電子焊接用材料68
4.1 釺料合金68
4.1.1 電子產品對釺料的要求68
4.1.2 錫鉛釺料69
4.1.3 無鉛釺料74
4.2 釺劑（助焊劑）94
4.2.1 釺劑的要求94
4.2.2 釺劑的分類95
4.2.3 常用的釺劑96
4.2.4 釺劑的使用原則100
4.2.5 無釺劑軟釺焊100
4.3 印製電路板的表面塗覆104
4.3.1 PCB的表面塗覆體系105
4.3.2 幾種典型的PCB表面塗覆工藝比較105
4.4 電子元器件的無鉛化表面鍍層110
4.4.1 純Sn鍍層110
4.4.2 Sn-Cu合金鍍層111
4.4.3 Sn-Bi合金鍍層111
4.4.4 Ni-Pd和Ni-Pd-Au合金鍍層111
思考題111
答案112
參考文獻112
第5章 微電子表面組裝技術116
5.1 概述116
5.1.1 SMT涉及的內容116
5.1.2 SMT的主要特點116
5.1.3 SMT與THT的比較117
5.1.4 SMT的工藝要求和發展方向118
5.2 SMT用軟釺料、粘結劑及清洗劑118
5.2.1 軟釺料118
5.2.2 粘結劑118
5.2.3 清洗劑121
5.3 表面組裝元器件貼裝工藝技術122
5.3.1 表面組裝元器件貼裝方法122
5.3.2 影響準確貼裝的主要因素122
5.4 微電子焊接方法與特點127
5.4.1 概述127
5.4.2 波峰焊128
5.4.3 再流焊134
5.5 清洗工藝技術140
5.5.1 污染物類型與來源140
5.5.2 清洗原理142
5.5.3 影響清洗的主要因素143
5.5.4 清洗工藝及設備145
5.6 SMT的檢測與返修技術149
5.6.1 檢測技術概述149
5.6.2 SMT來料檢測152
5.6.3 SMT組件的返修技術156
思考題160
答案160
參考文獻160
第6章 微電子焊接中的工藝缺陷162
6.1 釺焊過程中的熔化和凝固現象162
6.1.1 焊點凝固的特點163
6.1.2 焊點凝固狀態的檢測手段163
6.2 焊點剝離和焊盤起翹164
6.2.1 焊點剝離的定義164
6.2.2 焊點剝離的發生機理165
6.2.3 焊點剝離的防止措施169
6.3 黑盤169
6.3.1 化學鎳金的原理169
6.3.2 黑盤形成的影響因素及控制措施170
6.4 虛焊及冷焊172
6.4.1 概述172
6.4.2 虛焊173
6.4.3 冷焊175
6.5 不潤濕及反潤濕177
6.5.1 定義177
6.5.2 形成原理178
6.5.3 解決對策178
6.6 爆板和分層178
6.6.1 爆板的原因179
6.6.2 PCB失效分析技術概述181
6.6.3 熱分析技術在PCB失效分析中的應用184
6.7 空洞185
6.7.1 空洞的形成與分類185
6.7.2 空洞的成因與改善186
6.7.3 球窩缺陷188
6.7.4 抑制球窩缺陷的措施190
思考題190
答案190
參考文獻190
第7章 焊點的可靠性問題194
7.1 可靠性概念及影響因素194
7.1.1 可靠性概念194
7.1.2 可靠性研究的範圍196
7.2 焊點的熱機械可靠性196
7.2.1 加速試驗方法197
7.2.2 可靠性設計的數值模擬198
7.3 電遷移特性207
7.3.1 電遷移的定義207
7.3.2 不同釺料的電遷移特性207
7.4 錫晶須210
7.4.1 無鉛釺料表面錫晶須的形貌210
7.4.2 生長過程驅動力及動力學過程211
7.4.3 錫晶鬚生長的抑制213
7.4.4 錫晶鬚生長的加速實驗214
思考題215
答案215
參考文獻215
第8章 納米顆粒燒結連接219
8.1 高溫無鉛軟釺料研究現狀219
8.2 納米Ag顆粒燒結的提出220
8.3 納米Ag顆粒燒結接頭的性能影響因素221
8.3.1 釺料膏成分改進221
8.3.2 燒結工藝221
8.4 鍍層金屬對燒結接頭的影響222
思考題224
答案224
參考文獻225
附錄227
附錄A 典型封裝結構227
附錄B 無鉛釺料熔化溫度範圍測定方法229
附錄C 縮略語中英文對照231
第1章 緒論1
1.1 概述1
1.1.1 微電子焊接的概念1
1.1.2 微電子封裝與組裝技術簡介1
1.2 微電子焊接方法簡介5
1.2.1 微電子焊接（微連接）的特點及連接對象5
1.2.2 常見的微電子焊接技術（微連接）6
1.3 微電子焊接材料的發展9
1.3.1 無鉛化的提出及進程9
1.3.2 無鉛釺料的定義與性能要求9
1.3.3 無鉛釺料的研究現狀及發展趨勢10
1.4 電子組裝無鉛化存在的問題11
1.4.1 無鉛材料的要求11
1.4.2 無鉛工藝對電子組裝設備的要求12
思考題13
答案14
參考文獻14
第2章 芯片焊接技術16
2.1 引線鍵合技術16
2.1.1 引線鍵合原理16
2.1.2 引線鍵合工藝17
2.2 載帶自動鍵合技術19
2.2.1 載帶自動鍵合原理19
2.2.2 芯片凸點的製作19
2.2.3 內引線和外引線鍵合技術20
2.3 倒裝芯片鍵合技術22
2.3.1 倒裝芯片鍵合原理22
2.3.2 倒裝芯片鍵合技術實現過程22
思考題25
答案26
參考文獻26
第3章 軟釺焊的基本原理28
3.1 軟釺焊的基本原理及特點28
3.2 釺料與焊盤的氧化29
3.2.1 氧化機理29
3.2.2 液態釺料表面的氧化34
3.2.3 去氧化機制35
3.3 釺料的工藝性能37
3.3.1 潤濕的概念37
3.3.2 影響釺料潤濕作用的因素39
3.3.3 焊接性評定方法43
3.3.4 釺料工藝性能評價方法的新發展48
3.3.5 區域評判方法的擴展及完善49
3.3.6 異域評判方法的引用與創建50
3.4 微電子焊接的界面反應52
3.4.1 界面反應的基本過程52
3.4.2 界面反應和組織60
思考題66
答案66
參考文獻67
第4章 微電子焊接用材料68
4.1 釺料合金68
4.1.1 電子產品對釺料的要求68
4.1.2 錫鉛釺料69
4.1.3 無鉛釺料74
4.2 釺劑（助焊劑）94
4.2.1 釺劑的要求94
4.2.2 釺劑的分類95
4.2.3 常用的釺劑96
4.2.4 釺劑的使用原則100
4.2.5 無釺劑軟釺焊100
4.3 印製電路板的表面塗覆104
4.3.1 PCB的表面塗覆體系105
4.3.2 幾種典型的PCB表面塗覆工藝比較105
4.4 電子元器件的無鉛化表面鍍層110
4.4.1 純Sn鍍層110
4.4.2 Sn-Cu合金鍍層111
4.4.3 Sn-Bi合金鍍層111
4.4.4 Ni-Pd和Ni-Pd-Au合金鍍層111
思考題111
答案112
參考文獻112
第5章 微電子表面組裝技術116
5.1 概述116
5.1.1 SMT涉及的內容116
5.1.2 SMT的主要特點116
5.1.3 SMT與THT的比較117
5.1.4 SMT的工藝要求和發展方向118
5.2 SMT用軟釺料、粘結劑及清洗劑118
5.2.1 軟釺料118
5.2.2 粘結劑118
5.2.3 清洗劑121
5.3 表面組裝元器件貼裝工藝技術122
5.3.1 表面組裝元器件貼裝方法122
5.3.2 影響準確貼裝的主要因素122
5.4 微電子焊接方法與特點127
5.4.1 概述127
5.4.2 波峰焊128
5.4.3 再流焊134
5.5 清洗工藝技術140
5.5.1 污染物類型與來源140
5.5.2 清洗原理142
5.5.3 影響清洗的主要因素143
5.5.4 清洗工藝及設備145
5.6 SMT的檢測與返修技術149
5.6.1 檢測技術概述149
5.6.2 SMT來料檢測152
5.6.3 SMT組件的返修技術156
思考題160
答案160
參考文獻160
第6章 微電子焊接中的工藝缺陷162
6.1 釺焊過程中的熔化和凝固現象162
6.1.1 焊點凝固的特點163
6.1.2 焊點凝固狀態的檢測手段163
6.2 焊點剝離和焊盤起翹164
6.2.1 焊點剝離的定義164
6.2.2 焊點剝離的發生機理165
6.2.3 焊點剝離的防止措施169
6.3 黑盤169
6.3.1 化學鎳金的原理169
6.3.2 黑盤形成的影響因素及控制措施170
6.4 虛焊及冷焊172
6.4.1 概述172
6.4.2 虛焊173
6.4.3 冷焊175
6.5 不潤濕及反潤濕177
6.5.1 定義177
6.5.2 形成原理178
6.5.3 解決對策178
6.6 爆板和分層178
6.6.1 爆板的原因179
6.6.2 PCB失效分析技術概述181
6.6.3 熱分析技術在PCB失效分析中的應用184
6.7 空洞185
6.7.1 空洞的形成與分類185
6.7.2 空洞的成因與改善186
6.7.3 球窩缺陷188
6.7.4 抑制球窩缺陷的措施190
思考題190
答案190
參考文獻190
第7章 焊點的可靠性問題194
7.1 可靠性概念及影響因素194
7.1.1 可靠性概念194
7.1.2 可靠性研究的範圍196
7.2 焊點的熱機械可靠性196
7.2.1 加速試驗方法197
7.2.2 可靠性設計的數值模擬198
7.3 電遷移特性207
7.3.1 電遷移的定義207
7.3.2 不同釺料的電遷移特性207
7.4 錫晶須210
7.4.1 無鉛釺料表面錫晶須的形貌210
7.4.2 生長過程驅動力及動力學過程211
7.4.3 錫晶鬚生長的抑制213
7.4.4 錫晶鬚生長的加速實驗214
思考題215
答案215
參考文獻215
第8章 納米顆粒燒結連接219
8.1 高溫無鉛軟釺料研究現狀219
8.2 納米Ag顆粒燒結的提出220
8.3 納米Ag顆粒燒結接頭的性能影響因素221
8.3.1 釺料膏成分改進221
8.3.2 燒結工藝221
8.4 鍍層金屬對燒結接頭的影響222
思考題224
答案224
參考文獻225
附錄227
附錄A 典型封裝結構227
附錄B 無鉛釺料熔化溫度範圍測定方法229
附錄C 縮略語中英文對照231
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