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無鉛釬焊技術(shù)與應用

無鉛釬焊技術(shù)與應用

定 價:¥56.00

作 者: 郭福編著
出版社: 科學出版社
叢編項:
標 簽: 釬焊

ISBN: 9787030166104 出版時間: 2006-02-01 包裝: 精裝
開本: 16開 頁數(shù): 386 字數(shù):  

內(nèi)容簡介

  本書主要從材料、工藝、性能、應用、設備、檢測等方面介紹無鉛釬料的基礎理論和國內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀及進展。本書首先在概述了無鉛釬料產(chǎn)生的背景以及現(xiàn)在電子工業(yè)中無鉛釬料領域中新的挑戰(zhàn)的基礎上,詳盡介紹了目前較為成熟的無鉛釬料產(chǎn)品及其物理性能和力學性能,之后介紹了各種成熟的無鉛釬劑。本書對于金屬間化合物、接頭設計、接頭壽命預測等與無鉛釬料研究密切相關(guān)的題目在國內(nèi)外的研究狀況進行了詳細的論述,并加入了北京工業(yè)大學和美國密歇根州立大學無鉛釬料課題組的最新研究成果。本書也適量包含了傳統(tǒng)含鉛釬料能夠應用在無鉛釬料研究和生產(chǎn)中的各種釬焊方法、設備、工藝以及檢測手段等。 本書可供材料科學研究,特別是從事材料連接工作的科研工作者、工程技術(shù)人員參考,亦可作為材料科學、機械學、電子學等專業(yè)高年級或研究生的教學參考書。 序 在過去的十幾年間,鉛對人類健康的危害引起了極大的關(guān)注。出于這種考慮,人們已經(jīng)通過立法實施了在陶瓷釉層、涂料、鉛管等材料和器,件中禁止用鉛。然而,長期以來,在電子行業(yè)中一直使用的釬料還主要是含鉛釬料。隨著微電子業(yè)的迅速發(fā)展,這些含鉛元器件產(chǎn)生的大量電子垃圾給環(huán)境帶來了嚴重影響,因此含鉛釬料將在短期內(nèi)被禁用。電子垃圾中的鉛會污染食物鏈,從而嚴重影響人類健康,因此歐洲和環(huán)太平洋地區(qū)的一些國家已經(jīng)通過立法,在一定期限內(nèi)禁止在電子產(chǎn)品中使用含鉛釬料。這種立法給全球經(jīng)濟帶來的壓力已經(jīng)迫使人們通過研究來尋找能夠替代傳統(tǒng)含鉛釬料的無鉛產(chǎn)品。 盡管在過去的20年中人們進行了各種各樣的研究,但是一直沒有發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)成的材料能夠作為含鉛釬料的替代產(chǎn)品。在各種候選的無鉛釬料中,目前只有幾種釬料可以作為首要的含鉛釬料的替代物,而且這些釬料都是錫基釬料。多數(shù)的錫基釬料都是共晶成分或者在這些成分上略有改動。人們正在研究向二元錫銀共晶釬料中添加少量的銅、鎳、稀土、銻等合金元素的多元釬料合金及其在熱、電循環(huán)作用下的性能。添加合金元素方法來提高錫銀釬料性能時,釬料中形成的金屬間化合物發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與此同時,人們還通過向釬料基體中加入惰性、與基體相匹配且結(jié)合力強的強化相來制備錫基的復合釬料。這種復合釬料法是一種能夠使釬料基體增強的方法,可以使釬料在服役過程中不會因粗化而失去強化作用。 釬焊接頭是一個多元系統(tǒng),由基板、釬料/基板處的金屬間化合物層、釬料基體以及釬料內(nèi)部形成的金屬間化合物(或強化相)組成。這樣一個復雜的系統(tǒng)再加上由釬焊接頭形狀構(gòu)成的外界約束和錫本身嚴重的各向異性使得系統(tǒng)的復雜程度大大增加。 在世界范圍內(nèi),人們?yōu)閷ふ液U釬料替代產(chǎn)品,確定最佳解決方案,進行了多方面的研究,特別是隨著在電子產(chǎn)品中禁鉛日期的日益臨近,人們在各種科學雜志上發(fā)表了大量的文章。同時,各種學術(shù)團體為此舉辦了各種的國家級和國際級的學術(shù)會議,人們在這些會議中宣讀了很多報告。對于科研工作者和學生來說,了解這些已經(jīng)發(fā)表的或者剛剛發(fā)現(xiàn)的大量研究成果是非常重要的,因此把這些相關(guān)資料編輯成書是非常必要的。 郭福教授撰寫的《無鉛釬焊技術(shù)與應用》基本滿足了上述需求。郭福教授近些年來對釬料進行了深入的研究,在雜志上發(fā)表了很多文章,在國家級和國際級的許多學術(shù)會議上做了大量的與無鉛釬料相關(guān)的學術(shù)報告。他對無鉛釬料的理解和對無鉛釬料的研究發(fā)展所做的貢獻得到了公認。他的這種研究背景對于撰寫一本闡述無鉛釬料的書籍是十分理想的。該書章節(jié)的編輯邏輯清晰,歸納總結(jié)了無鉛領域?qū)o鉛釬料知識的最新理解。 近年來,大多數(shù)的電子產(chǎn)品加工廠已經(jīng)搬到遠東地區(qū),在這些國家中,中國占有了大量的市場份額。很多中國科研人員在各類雜志上也發(fā)表了大量有關(guān)無鉛研究的英文文章,做了很多學術(shù)報告,證實了中國在這個領域的努力和貢獻。 該書采用中文撰寫,對于在校學生以及那些沒有辦法獲得最新資料的科技人員來講,該書是綜合理解最新的無鉛釬料研究現(xiàn)狀的最好資料。因而,從這個角度上來講,《無鉛釬焊技術(shù)與應用》一書填補了這一領域的空白。 材料科學學科教授 密歇根州立大學化學工程與材料科學系 東蘭辛,密歇根48824-1226 美國

作者簡介

暫缺《無鉛釬焊技術(shù)與應用》作者簡介

圖書目錄

總序

Foreword
前言
第一章 電子產(chǎn)品無鉛化的必然趨勢
1.1 軟釬焊技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
1.1.1 釬焊技術(shù)的發(fā)展簡史
1.1.2 軟釬焊在電子工業(yè)中的地位
1.1.3 sn—Pb釬料的廣泛應用
1.2 釬料無鉛化的必要性
1.2.1 鉛的危害與可持續(xù)發(fā)展
1.2.2 關(guān)于禁鉛的立法
1.2.3 表面組裝技術(shù)(SMT)的發(fā)展及其對無鉛釬料的要求
1.3 電子產(chǎn)品無鉛化的展望
1.3.1 電子產(chǎn)品無鉛化的可行性
1.3.2 電子產(chǎn)品無鉛化的發(fā)展趨勢
參考文獻
第二章 無鉛釬料合金設計及標準
2.1 無鉛釬料的提出
2.2 電子信息產(chǎn)品對釬料的基本要求及無鉛釬料面臨的問題
2.3 無鉛釬料的設計
2.3.1 無鉛釬料設計問題
2.3.2 無鉛釬料系列
2.3.3 表面封裝中無鉛釬料的兼容性設計
2.4 釬料性能檢測的標準
2.4.1 釬焊材料試驗方法
2.4.2 釬焊接頭試驗方法
2.5 無鉛釬料的發(fā)展動向
2.5.1 美國的NEMS計劃
2.5.2 NEMI計劃
2.5.3 歐洲的IDEALS計劃
2.5.4 NEDO實用開發(fā)計劃
2.5.5 推動焊錫無鉛化亟待解決的問題
參考文獻
第三章 常用無鉛釬料產(chǎn)品及性能
3.1 Sn—Ag共晶
3.1.1 物理性能
3.1.2 力學性能
3.1.3 潤濕性能
3.1.4 可靠性
3.2 Sn—Cu共晶釬料
3.2.1 物理性能
3.2.2 力學性能
3.2.3 潤濕性能
3.2.4 可靠性
3.2.5 Sn—Cu釬料性能的改善
3.3 Sn—Ag—Bi和Sn—Ag—Bi—In
3.3.1 物理性能和力學性能
3.3.2 潤濕性能
3.3.3 可靠性
3.4 Sn—Ag—Bi
3.4.1 物理性能
3.4.2 釬焊性
3.4.3 力學性能
3.5 Sn—Ag—Cu和Sn—Ag—Cu—X
3.5.1 物理性能
3.5.2 力學性能
3.5.3 潤濕性能
3.5.4 可靠性
3.6 Sn—Ag—Cu—RE
3.6.1 Sn—Ag—Cu—RE物理性能
3.6.2 力學性能
3.6.3 蠕變性能
3.7 Sn—Zn和Sn—Zn—Bi
3.7.1 物理性能
3.7.2 力學性能
3.7.3 潤濕性能
3.7.4 可靠性
3.8 Sn—Zn—Bi
3.8.1 物理性能
3.8.2 釬焊鋪展性試驗
3.8.3 力學性能
3.8.4 釬料及接頭的抗氧化性和抗腐蝕性
3.9 無鉛釬料合金的發(fā)展
3.9.1 熔化溫度和連接強度
3.9.2 無鉛釬料的選擇
3.9.3 專利問題
參考文獻
第四章 無鉛復合釬料
4.1 引言
4.1.1 匱乏的數(shù)據(jù)庫
4.1.2 工藝上的困難
4.1.3 高溫應用領域
4.1.4 應用顆粒強化
4.2 對釬料的要求
4.2.1 嚴峻服役環(huán)境的要求
4.2.2 顯微組織和性能的要求
4.2.3 工藝的要求
4.3 無鉛釬料研究狀況概述
4.3.1 世界各國研究要點
4.3.2 從熔點角度考慮潛在的候選無鉛合金
4.4 復合釬料
4.4.1 定義和目的
4.4.2 強化的條件和因素
4.4.3 強化類型
4.4.4 強化相的填加方法
4.5 早期錫鉛復合材料的研究
4.5.1 強化顆粒的顯微特征
4.5.2 工藝參數(shù)對氣孔形成的影響
4.5.3 內(nèi)生增強顆粒的溶解度和擴散常數(shù)的影響
4.5.4 強化相對顯微組織穩(wěn)定性的影響
4.5.5 超細氧化物強化顆粒的影響
4.5.6 低熱膨脹系數(shù)強化顆粒的影響
4.5.7 界面金屬間化合物層的生長
4.5.8 后續(xù)工作
4.6 無鉛復合釬料的研究
4.6.1 無增強顆粒的釬料
4.6.2 通過內(nèi)生法引入增強相的釬料
4.6.3 通過外加法加入增強顆粒的復合釬料
4.6.4 增強相對機械性能及其他性能的影響
4.6.5 應力松弛
4.6.6 釬焊性
4.6.7 斷裂特征
4.6.8 增強顆粒與基體的弱結(jié)合
4.7 總結(jié)
4.8 發(fā)展前景
參考文獻
第五章 釬焊接頭中錫鉛釬料/金屬與無鉛釬料/金屬界面金屬間化合物的形成
5.1 引言
5.1.1 sn—Pb體系中的金屬問化合物體系
5.1.2 無鉛體系中的金屬間化合物
5.2 金屬間化合物的形成與長大
5.2.1 釬焊接頭的結(jié)構(gòu)
5.2.2 動力學與熱力學比較
5.3 無鉛釬料中中間相的長大
5.3.1 成分和多元化合物
5.3.2 Sn/M合金系模型
5.3.3 無鉛釬料中金屬間化合物的形成
5.3.4 Cu—Ni—sn三元體系的中間相
5.3.5 95.9sn一3.4Ag—O.7Cu/金屬釬料系統(tǒng)中間相的研究
參考文獻
第六章 無鉛釬料釬焊接頭可靠性的數(shù)值計算
6.1 熱疲勞模型與數(shù)值分析方法
6.2 數(shù)值模型的求解方法
6.3 數(shù)值模型在生產(chǎn)研究中的應用
參考文獻
第七章 釬劑
7.1 傳統(tǒng)釬劑種類簡介
7.1.1 釬劑的組成和分類
7.1.2 常見的釬劑
7.2 無鉛釬劑設計
7.2.1 釬劑的作用及釬劑設計的基本要求
7.2.2 無鉛釬劑的設計
7.3 釬劑的選擇
7.4 殘余釬劑的清除
7.4.1 污染物的種類
7.4.2 清洗劑的種類
7.4.3 清洗工藝
7.4.4 清洗效果的評價
7.5 釬劑標準及檢測
7.5.1 樹脂芯釬料及膏狀釬料釬劑含量的試驗方法
7.5.2 軟釬劑性能的試驗方法
參考文獻
第八章 導電膠與印刷電路板
8.1 導電膠的種類、性能及應用
8.1.1 各向異性導電膠
8.1.2 各向同性導電膠
8.2 導電膠的導電機理
8.3 導電膠的使用
8.3.1 導電膠的使用方法
8.3.2 導電膠應用舉例
8.4 無鉛釬料與導電膠的比較
8.4.1 連接機理及性能
8.4.2 成本問題
8.4.3 導電膠粘接工藝的主要優(yōu)、缺點
8.4.4 導電膠的市場展望
8.5 印刷電路板(PCB)及元器件的無鉛化處理
8.5.1 PCB的無鉛化處理
8.5.2 元器件的無鉛化處理
參考文獻
第九章 釬焊設備及釬焊工藝
9.1 釬焊原理
9.1.1 熔態(tài)釬料的填隙原理
9.1.2 熔態(tài)釬料的填隙過程
9.2 釬焊設備
9.2.1 波峰焊技術(shù)和設備
9.2.2 再流焊技術(shù)和設備
9.2.3 其他釬焊方法
9.2.4 釬焊方法的選擇
9.3 釬焊生產(chǎn)工藝
9.3.1 工件表面準備
9.3.2 裝配和固定
9.3.3 釬料的放置
9.3.4 涂阻流劑
9.3.5 釬焊工藝參數(shù)
9.3.6 釬焊后清洗
9.3.7 阻流劑的清除
9.4 釬焊接頭設計
9.4.1 釬焊接頭的基本形式
9.4.2 釬焊接頭的強度
9.4.3 接頭的工藝性設計
9.4.4 接頭間隙
9.5 釬焊接頭的質(zhì)量檢驗
9.5.1 釬焊接頭的缺陷
9.5.2 釬焊接頭缺陷的檢驗方法
參考文獻
第十章 無鉛釬焊工藝與設備
10.1 無鉛波峰焊工藝及設備
10.1.1 無鉛波峰焊對溫度曲線的要求
10.1.2 無鉛波峰焊工藝和設備結(jié)構(gòu)特點
10.1.3 釬料更換
10.1.4 設備的兼容性
10.1.5 釬料的污染問題
10.2 無鉛再流焊工藝及設備
10.2.1 無鉛再流焊對溫度的要求
10.2.2 無鉛再流焊工藝和設備結(jié)構(gòu)特點
10.3 無鉛手工焊及返修
10.3.1 手工焊及返修用無鉛釬料
10.3.2 無鉛手工焊及返修專用工具與工藝參數(shù)
參考文獻
第十一章 無鉛釬焊接頭缺陷檢測
11.1 無鉛焊點的缺陷
11.1.1 焊腳提升
11.1.2 空洞
11.1.3 錫須
11.2 無鉛焊點的檢測
11.3 日本《無鉛釬料試驗方法》標準介紹
11.3.1 熔化溫度范圍測定方法
11.3.2 釬料拉伸力學性能測試方法
11.3.3 釬料鋪展性試驗方法
11.3.4 基于潤濕平衡法和接觸角法的潤濕性試驗方法
11.3.5 焊點的拉伸和剪切試驗方法
11.3.6 QFP引線焊點45度拉脫試驗方法
11.3.7 芯片類元器件焊點的剪切強度試驗方法
11.3.8 部分二元無鉛釬料的化學成分及性能
參考文獻

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