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第1章 焊料无铅化的背景1

1.1焊料无铅化的背景1

1.2无铅化的规定及其提案2

1.3焊料无铅化的必要特性2

1.4世界各国无铅焊料开发状况3

1.4.1美国的开发情况3

1.4.2欧洲的计划5

1.4.3日本的计划7

1.5实用无铅焊料简介8

第2章 无铅焊料基本物理特性9

2.1无铅焊料的分类与特性比较9

2.2Sn-Ag系合金组织与特性10

2.3Sn-Bi系合金的组织与特性13

2.4Sn-Zn系合金组织与特性16

2.5Sn-Cu系合金的组织与特性18

第3章 无铅焊接界面特性和评价20

3.1润湿性20

3.2无铅焊接的界面组织23

3.3焊点性能分析30

3.4绝缘性分析31

3.5焊接界面的强度及评价方式34

第4章 电子元件、封装器件的无铅化技术40

4.1电子元件的无铅化技术40

4.1.1电子元件的无铅化技术40

4.1.2不同无铅化镀层的特征43

4.1.3表面贴装元件的无铅化45

4.1.4引线式电子元件无铅化53

4.2半导体封装器件的无铅化技术55

4.2.1半导体封装器件的无铅化概要55

4.2.2Pd镀层55

4.2.3Sn-Bi镀层57

4.2.4焊球的无铅化64

4.2.5Sn-Ag-Bi-Cu浸渍镀层65

4.2.6Bi对焊接质量的影响66

4.2.7半导体器件无铅化的发展课题67

第5章 无铅回流焊接工艺设计70

5.1无铅回流焊的工艺考虑70

5.1.1焊接材料的衡量70

5.1.2焊接材料的选定与开发71

5.1.3焊点特性分析73

5.1.4对便携式MD随身听的量产74

5.1.5扩大Sn-Ag-Bi-In焊料的使用范围75

5.1.6混装电路板重复加热与焊接质量关系76

5.2Sn-Ag-Cu焊料的焊接技术及实用验证78

5.2.1Sn-Ag-Cu材料特性78

5.2.2Sn-Ag-Cu回流温度工艺曲线79

5.2.3Sn-Ag-Cu在产品上的应用81

5.3Sn-Zn-Bi焊料的焊接技术及实用验证81

5.3.1Sn-Zn-Bi焊料的特性81

5.3.2Sn-Zn-Bi回流温度曲线83

5.3.3Sn-Zn-Bi焊料应用于产品84

5.4无铅回流工艺对高密度组装的应用84

5.4.1高密度组装的质量84

5.4.20.6mm×0.3mm片式元件的无铅组装工艺85

5.4.3CSP的无铅化组装88

第6章 无铅波峰焊接工艺设计89

6.1波峰焊接用的无铅焊料89

6.1.1不同无铅焊料的特性比较89

6.1.2不同无铅焊料的评价试验说明90

6.1.3可靠性评价结果91

6.1.4润湿性（组装性能）96

6.1.5含Bi焊料Pb混入时的影响96

6.2Sn-Cu系无铅焊料98

6.2.1批量生产时杂质的混入98

6.2.2杂质对焊接强度的影响99

6.2.3Sn-Cu系焊料无铅焊接应用实例99

6.3Sn-Ag-Cu系无铅焊料99

6.3.1批量生产时杂质的熔入99

6.3.2杂质对焊接强度的影响100

6.3.3Sn-Ag-Cu系焊料无铅焊接应用实例101

6.4无铅波峰焊的焊料液组成成分管理101

6.4.1杂质管理用传感器101

6.4.2焊料液组成的管理104

6.4.3波峰焊槽杂质清除工艺105

6.5无铅波峰焊不良的工艺对策109

6.5.1对应剥离的工艺对策109

6.5.2应对通孔润湿不良的工艺对策113

第7章 手工焊接工艺分析120

7.1烙铁的组成120

7.2烙铁焊接的问题点120

7.3烙铁焊接的基本操作122

第8章 无铅焊接可靠性127

8.1无铅焊接可靠性考虑方式与寿命预测127

8.1.1影响可靠性的因素127

8.1.2可靠性要求128

8.1.3可靠性的解析130

8.1.4相关的标准131

8.2无铅焊接的界面反应与劣化132

8.2.1熔融无铅焊料与金属的反应132

8.2.2黑盘（BlackPad）135

8.2.3界面反应层的重要性138

8.3无铅焊接凝固时期的缺陷对策138

8.3.1对应焊点组织粗化金属间化合物的对策138

8.3.2剥离的对策138

8.3.3焊盘凝固时裂缝的对策139

8.4由Pb污染引起的现象139

8.4.1结晶晶粒边界的劣化139

8.4.2由低温相对界面的劣化141

8.4.3由扩散造成的劣化141

8.4.4对应Pb污染引起可靠性下降的对策142

8.5由高温环境产生的劣化142

8.5.1高温环境发生的金属扩散143

8.5.2界面的劣化144

8.5.3Sn-Zn系特殊界面的高温劣化145

8.5.4高温环境的劣化对策146

8.6蠕变147

8.6.1蠕变简介147

8.6.2蠕变机理148

8.6.3蠕变的评价及课题150

8.7机械疲劳和温度老化150

8.7.1机械疲劳的效果151

8.7.2温度老化的效果152

8.7.3疲劳和温度老化的评价方法153

8.8高湿环境下的劣化155

8.8.1由吸湿产生的故障155

8.8.2由高湿产生的腐蚀156

8.8.3离子迁移157

8.8.4气体的腐蚀159

8.8.5不同的试验方法160

8.9电迁移161

8.9.1焊料的电迁移161

8.9.2电迁移对焊接界面的影响162

8.9.3电迁移对倒装芯片焊接的影响163

8.10锡须164

8.10.1什么是锡须164

8.10.2室温下生长的锡须166

8.10.3温度老化环境锡须的生长168

8.10.4高温高湿环境的锡须169

8.10.5由触点（Contact）形成的锡须171

8.10.6对不同锡须的预防对策172

第9章 无铅焊接发展方向175

9.1无铅焊接的标准化和国际化175

9.2无铅焊料的安全性与环境调和性176

9.3元件的问题177

9.4技术方面的课题177

9.5应用成本问题178

第10章 微焊接工艺设计179

10.1微焊接工艺设计的必要性179

10.2微焊接工艺设计的顺序180

10.2.1利用计算机进行可靠性设计的顺序180

10.2.2电路板焊盘设计181

10.2.3印刷网版开口部设计182

10.3工艺设计和设计应用实例182

10.3.1对应片式元件的工艺设计182

10.3.2设计应用实例（片式元件）185

10.3.3对应QFP的工艺设计189

10.3.4设计应用实例（QFP）192

10.3.5TCP工艺设计和设计应用例196

10.3.6BGA焊点工艺设计与设计应用实例201

附录A 无铅焊料的专利与三维状态图208

A.1无铅焊料的有关专利208

A.1.1Sn-Ag-Cu系焊料208

A.1.2Sn-Ag-Bi-Cu系焊料211

A.1.3Sn-Ag-In系焊料214

A.1.4Sn-Zn系焊料217

A.1.5Sn-Bi-In系焊料220

A.1.6其他无铅焊料222

A.1.7专利情况发展223

A.2无铅焊料的三维状态图223

附录B 无铅焊接应用标准228

B.1贴装元件和引线元件无铅焊点耐久性试验方法的选择228

B.2翼形引线贴装器件的无铅焊点拉脱强度试验方法242

B.3贴装元件无铅焊点横向剪切强度试验方法247

B.4贴装元件无铅焊点扭转剪切强度试验方法255

B.5贴装元件无铅焊点抗挠强度试验方法262

B.6贴装元件无铅焊点重复抗挠强度试验方法266

B.7贴装元件无铅焊点跌落冲击强度试验方法271

B.8引线元件（插装）无铅焊点抗拉强度试验方法277

B.9引线元件（插装）无铅焊点蠕变强度试验方法283

参考文献288