第1章 电子组装工艺可靠性概述
随着电子产品的广泛应用，电子产品的可靠性已成为一个突出的问题。大多的应用场合都要求电子产品必须稳定、可靠、安全地运行。在航空、航天、军事、通信、金融、监控等领域，电子系统的故障与失效都可能造成巨大损失。
由于电子产品由种类复杂、材料各异的电子元器件、PCB、焊料、辅料以及软件等组成，所以电子产品与系统的可靠性就显得尤其复杂。从电子产品的制造角度来看，电子制造可以分成4个层次，即电子制造的0级（半导体制造）、1级（PCB设计与制造、IC封装、无源器件的制造、工艺材料及其他机电元件的制造）、2级（电子产品的板级组装）、3级（电子产品的整机装联），电子制造技术的4层分级如图1.1所示。对应4级分层，电子产品的可靠性也可以分成4个层面，对应整机装联（3级）的是电子产品系统级可靠性，对应板级组装（2级）的是板级工艺可靠性，也就是表面组装工艺的可靠性，对应封装、元器件和工艺材料（1级）的是元器件的可靠性，对应半导体制造（0级）的是半导体工艺的可靠性。
图1.1 电子制造技术的4层分级
电子产品的系统可靠性表示电子产品或系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。与其他产品，如机械产品的可靠性要求一样，电子产品的系统可靠性已经建立了较为成熟的理论体系，比如电子产品系统可靠性预计与分配和电子产品系统可靠性的设计等
。同样，对于电子制造0级（半导体制造）和部分1级（测试封装和元器件）的可靠性问题也已经有了比较系统的理论体系，但对于电子制造2级（板级组装）以及与此紧密相关的部分1级内容（如PCB设计与制造和电子工艺材料等）的可靠性问题，业界还没有系统讲述电子组装工艺可靠性的论著，发表的组装工艺可靠性论文也主要集中在对具体问题的可靠性分析上。随着电子产品制造工艺越来越复杂，应用条件越来越苛刻，应用场合越来越广泛，电子组装工艺问题带来的产品失效和可靠性问题越来越突出，业界从业人员迫切需要对电子组装工艺的可靠性有一个全面的了解，以便更好地指导电子组装工艺可靠性日常工作。
电子组装工艺可靠性是为电子产品的系统可靠性提供保障的，但目前业界尚没有建立完善的系统理论，能够将电子产品的系统可靠性要求分解到组装工艺层面的具体可靠性指标中。针对电子组装工艺的可靠性，还主要停留在可靠性设计指南上，部分理论完善的研究对象可以实现可靠性寿命分析，如针对焊点和过孔的可靠性寿命预测已经有了较为完善的理论模型。目前业界对电子组装工艺可靠性论述比较系统只有IPC-D-279 Design Guidelines for Reliable Surface Mount Technology Printed Board Assemblies（电子组装印制板组装件可靠性设计指南），但这一指南是在1996年7月发布的，此后再也没有升级过，主要原因就是电子组装工艺的可靠性相当复杂，因此虽然15年来电子组装技术得到了很大的发展，但指导电子组装工艺技术的可靠性标准却没有与时俱进。业界大型的国际公司都根据自己产品的特点和已有的可靠性设计经验建立自己的电子组装工艺可靠性体系，而中小型的电子企业由于缺乏技术的积累和专业人才，往往没有形成自己的电子组装工艺可靠性设计与保证体系，不断出现因为工艺可靠性的问题产生的产品失效和寿命不达标等可靠性问题。
电子组装工艺的可靠性设计（Design For Reliability）包括三方面的工作，即仿真设计、失效分析和可靠性实验，如图1.2所示为电子组装工艺可靠性设计系统的组成。业界领先的大型电子类公司的工艺可靠性部门业务开展和人员配置基本上也是按照这个框架来进行的。这三方面的工作可以完成组装工艺可靠性从定性分析到定量设计的需求。但是对于大部分的中小型电子企业往往很难建立起来这么系统庞大、组织完整的可靠性部门与设计流程，对他们来说，更有效方法的可能是建立自己的电子组装工艺可靠性规范或指南，用来指导在PCB设计阶段、PCBA组装过程、工艺失效分析和工艺可靠性试验中，以及新工艺出现时如何采取措施来保证可靠性要求，如果能够做到这一点，就可以解决他们目前遇到的绝大部分组装工艺可靠性问题。
本书就是基于这一思路来组织材料的，没有涉及太多的可靠性数学与理论模型，而是以指导电子组装工艺可靠性工作的开展为出发点。本书针对电子行业越来越关注的产品工艺可靠性问题，阐述了电子工艺可靠性的主要失效形式、失效机理、焊点与PCB的可靠性设计、焊点的仿真分析与寿命预测、工艺可靠性实验、工艺失效分析，以及专项工艺可靠性问题，如无铅工艺可靠性问题、BGA器件与QFN器件应用的可靠性问题，全书按照元器件、焊点和PCB的可靠性设计、组装工艺过程的可靠性应用、工艺失效分析技术和可靠性实验，以及专项工艺可靠性问题为主线开展论述，基本覆盖了电子组装工艺可靠性的主要方面。
图1.2 电子组装工艺可靠性设计系统的组成
参考文献
[1]张增照，潘勇.电子产品可靠性预计.科学出版社，2007.