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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