电子封装与互连手册 第4版PDF电子书下载

第1章 塑料、弹性体与复合材料 1

1.1 引言 1

1.2 基础知识 1

1.2.1 聚合物定义 1

1.2.2 聚合物的类型 1

1.2.3 结构与性能 2

1.2.4 合成 4

1.2.5 术语 5

1.3 热塑性体 10

1.3.1 丙烯酸树脂 16

1.3.2 氟塑料 17

1.3.3 酮树脂 18

1.3.4 液晶聚合物 18

1.3.5 尼龙 20

1.3.6 聚酰胺酰亚胺 20

1.3.7 聚酰亚胺 21

1.3.8 聚醚酰亚胺 23

1.3.9 聚多芳基化合物和聚酯 23

1.3.10 聚碳酸酯 24

1.3.11 聚烯烃 24

1.3.12 聚苯醚 25

1.3.13 聚苯硫醚 25

1.3.14 苯乙烯类聚合物 25

1.3.15 聚砜 25

1.3.16 乙烯基树脂 25

1.3.17 热塑性混合物与共混物 26

1.4 热固性体 27

1.4.1 烯丙基树脂 29

1.4.2 双马来酰亚胺 29

1.4.3 环氧树脂 30

1.4.4 酚醛树脂 30

1.4.5 聚酯 30

1.4.6 聚氨酯 31

1.4.7 硅氧烷（硅橡胶） 31

1.4.8 交联热塑性体 33

1.4.9 氰酸酯树脂 34

1.4.10 苯并环丁烯 37

1.5 弹性体 37

1.5.1 性能 38

1.5.2 弹性体的类型 39

1.5.3 热塑性弹性体（TPE） 41

1.6 应用 41

1.6.1 层压板 41

1.6.2 模塑和挤出 42

1.6.3 浇铸和灌封 43

1.6.4 粘结剂 43

1.6.5 有机涂层 44

1.7 参考文献 45

第2章 粘结剂、下填料与涂敷料 47

2.1 引言 47

2.2 流变学 47

2.2.1 流变响应与行为 49

2.2.2 流变的测量 51

2.3 粘结剂体系的固化 55

2.3.1 热固化 55

2.3.2 紫外（UV）固化 59

2.3.3 变频微波辐射固化 60

2.3.4 吸潮固化 61

2.4 玻璃化转变温度 61

2.5 热膨胀系数 63

2.6 杨氏模量 64

2.7 应用 64

2.7.1 粘结剂（贴片胶） 64

2.7.2 下填料 80

2.7.3 导电胶 85

2.7.4 热管理 87

2.7.5 保形涂层 88

2.8 参考文献 91

2.9 致谢 92

第3章 热管理 93

3.1 引言 93

3.2 为什么需要热管理 94

3.2.1 温度对电路工作的影响 94

3.2.2 温度对物理结构的影响 95

3.2.3 失效率 96

3.3 热流理论 97

3.3.1 热力学第二定律 97

3.3.2 传热机理 98

3.3.3 瞬态热流 113

3.4 热设计 119

3.4.1 设计过程 119

3.4.2 选择冷却技术 119

3.5 热沉 120

3.5.1 热沉介绍 120

3.5.2 热沉粘结材料 121

3.5.3 热沉选择 126

3.5.4 空气冷却 129

3.6 电路卡组件冷却 133

3.7 高热负载的冷却 138

3.7.1 CCA的贯通（径流）冷却 138

3.7.2 冷侧壁冷却 139

3.7.3 冷板 140

3.7.4 射流喷射冷却 141

3.7.5 浸没式冷却 141

3.7.6 微沟道冷却 144

3.8 特殊冷却装置 145

3.8.1 热电冷却器 145

3.8.2 热管 150

3.9 热模拟 153

3.9.1 有限元方法 153

3.9.2 有限差分方法 154

3.9.3 流动网络模型 155

3.9.4 计算流体力学 155

3.9.5 主要软件要求 155

3.10 热管理 156

3.10.1 直接温度测量技术 156

3.10.2 红外热成像 158

3.10.3 液晶显微量热计 159

3.10.4 光纤温度测试探针 160

3.10.5 间接温度测量技术 161

3.10.6 X射线成像 162

3.10.7 声学显微成像 162

3.10.8 热测试芯片 164

3.11 参考文献 165

第4章 连接器和互连技术 168

4.1 连接器综述 168

4.1.1 连接器功能 168

4.1.2 连接器的应用：互连的级别 168

4.1.3 连接器类型 169

4.1.4 连接器应用：信号和功率 170

4.1.5 连接器结构 170

4.2 接触件接口 172

4.2.1 接触接口形态和接触电阻 172

4.2.2 接触接口形态和机械性能 174

4.2.3 小结 175

4.3 接触镀层 175

4.3.1 接触镀层和腐蚀防护 176

4.3.2 接触镀层和界面的优化 176

4.3.3 贵金属镀层综述 176

4.3.4 非贵金属镀层 178

4.3.5 接触镀层的选择 180

4.3.6 小结 181

4.4 接触簧片 182

4.4.1 接触簧片和电气要求 182

4.4.2 接触簧片和机械要求 183

4.4.3 接触簧片材料的选择 184

4.4.4 小结 185

4.5 连接器外壳 185

4.5.1 电气功能 185

4.5.2 机械功能 185

4.5.3 环境屏蔽（保护） 186

4.5.4 应用要求 187

4.5.5 材料选择 187

4.5.6 小结 189

4.6 可分离的连接 190

4.6.1 接触件设计 190

4.6.2 应用问题 193

4.6.3 小结 195

4.7 永久连接 195

4.7.1 电线和电缆的综述 195

4.7.2 印制电路板结构的综述 198

4.7.3 电线／电缆的机械永久连接 198

4.7.4 绝缘位移连接 202

4.7.5 印制电路板的机械永久连接 205

4.7.6 机械永久连接小结 206

4.7.7 焊接连接 206

4.8 连接器应用 208

4.8.1 信号应用 208

4.8.2 电源应用 211

4.9 连接器的类型 213

4.9.1 板对板连接器 213

4.9.2 线对板和线对线连接器 217

4.9.3 同轴连接器 223

4.9.4 连接器类型小结 226

4.10 连接器试验 226

4.10.1 连接器试验 226

4.10.2 试验的类型 227

4.10.3 估算连接器的可靠性 228

4.11 参考文献 232

第5章 电子封装与组装的焊接技术 235

5.1 引言 235

5.1.1 定义 235

5.1.2 表面安装技术 235

5.1.3 工业发展趋势 236

5.1.4 交叉学科和系统方法 239

5.2 软钎焊材料 240

5.2.1 软钎焊料合金 240

5.2.2 锡铅合金的冶金学 242

5.2.3 软钎焊料粉 244

5.2.4 机械性能 246

5.3 焊膏 252

5.3.1 定义 252

5.3.2 特性 252

5.3.3 钎剂和助焊 253

5.3.4 钎剂活性 253

5.3.5 水溶性钎剂 253

5.3.6 气相钎剂 254

5.3.7 免清洗钎剂 254

5.3.8 水溶性钎剂和免清洗钎剂的对比 254

5.3.9 流变学 255

5.3.10 配方 257

5.3.11 达到系统高可靠性的焊膏设计和使用原则 258

5.3.12 质保检测 258

5.4 软钎焊方法 259

5.4.1 分类 259

5.4.2 反应与相互作用 260

5.4.3 工艺参数 260

5.4.4 回流温度曲线 262

5.4.5 回流曲线的影响 264

5.4.6 优化回流曲线 265

5.4.7 激光焊 266

5.4.8 可控气氛钎焊 267

5.4.9 温度分布曲线的测量 273

5.5 可软钎焊性 274

5.5.1 定义 274

5.5.2 基板 274

5.5.3 润湿现象 274

5.5.4 元器件的可软钎焊性 274

5.5.5 PCB的表面涂镀 275

5.6 清洗 275

5.6.1 原理和选择 275

5.7 窄节距应用 276

5.7.1 开口设计与模板厚度的关系 277

5.7.2 焊盘图形与模板开口设计的关系 277

5.7.3 模板选择 278

5.8 有关钎焊问题 279

5.8.1 金属间化合物与焊接点形成的关系 279

5.8.2 镀金基板与焊点形成的关系 281

5.8.3 焊接点气孔 282

5.8.4 焊球／焊珠 283

5.8.5 印制电路板（PCB）表面涂敷 284

5.9 焊接点的外观形貌及显微结构 286

5.9.1 外观形貌 286

5.9.2 显微结构 288

5.10 焊接点的完整性 289

5.10.1 基本失效过程 290

5.10.2 BGA钎焊互连的可靠性 290

5.10.3 周边焊点的可靠性——元器件引线的影响 292

5.10.4 焊点寿命预测模型的挑战 293

5.10.5 蠕变和疲劳相互作用 295

5.11 无铅钎焊料 295

5.11.1 世界立法的现状 295

5.11.2 研究和技术开发的背景 297

5.11.3 有实用前景合金的比较 300

5.11.4 合金的排序 311

5.11.5 元素的相对成本和毒性 312

5.11.6 回流条件 314

5.11.7 表面安装制造性能 315

5.11.8 高抗疲劳无Pb钎焊材料 317

5.11.9 无铅实施方案和结论 317

5.12 参考资料 320

5.13 推荐读物 321

第6章 集成电路的封装和互连 322

6.1 引言 322

6.2 电路和系统的驱动力 323

6.2.1 电路级要求 323

6.2.2 系统级要求 325

6.3 IC封装 327

6.4 封装分类 327

6.4.1 通孔插入式安装的封装 330

6.4.2 表面安装封装 330

6.5 封装技术 332

6.5.1 模塑技术 333

6.5.2 模压陶瓷（玻璃熔封陶瓷）技术 340

6.5.3 共烧层压陶瓷技术 344

6.5.4 层压塑料技术 350

6.6 封装技术比较 367

6.7 封装设计考虑 369

6.7.1 电设计 369

6.7.2 热设计 371

6.7.3 热-力设计 372

6.7.4 物理设计——芯片设计规则 375

6.8 封装IC的组装工艺 376

6.8.1 芯片到封装的互连 377

6.8.2 其他组装工艺 388

6.9 外包代工——外包组装 391

6.9.1 什么是组装代工商 391

6.9.2 在本厂内或外包代工组装的决定 391

6.9.3 代工组装承包商的选择指南 392

6.9.4 封装与2级互连 393

6.9.5 总结和展望 394

6.10 参考资料 396

第7章 混合微电子与多芯片模块 397

7.1 引言 397

7.2 混合电路用陶瓷基板 398

7.2.1 陶瓷基板的制造 399

7.3 陶瓷的表面性能 401

7.4 陶瓷材料的热性能 403

7.4.1 热导率 403

7.4.2 比热容 405

7.4.3 热膨胀系数 406

7.5 陶瓷基板的机械性能 407

7.5.1 弹性模量 407

7.5.2 断裂模量 408

7.5.3 抗拉强度和抗压强度 409

7.5.4 硬度 410

7.5.5 热冲击 411

7.6 陶瓷的电性能 412

7.6.1 电阻率 412

7.6.2 击穿电压 414

7.6.3 介电性能 414

7.7 基板材料的性能 416

7.7.1 氧化铝 416

7.7.2 氧化铍 417

7.7.3 氮化铝 418

7.7.4 金刚石 420

7.7.5 氮化硼（BN） 421

7.7.6 碳化硅 422

7.8 复合材料 423

7.8.1 铝碳化硅 423

7.8.2 Dymalloy？ 424

7.9 厚膜技术 425

7.9.1 有效成分 427

7.9.2 粘结成分 427

7.9.3 有机粘结剂 427

7.9.4 溶剂或稀释剂 428

7.9.5 厚膜浆料的制备 428

7.9.6 厚膜浆料的参数 429

7.10 厚膜导体材料 431

7.10.1 金导体 431

7.10.2 银导体 432

7.10.3 铜导体 433

7.11 厚膜电阻材料 434

7.11.1 厚膜电阻的电性能 437

7.11.2 零时间性能 437

7.11.3 与时间有关的性能 441

7.11.4 厚膜电阻的工艺考虑 442

7.12 厚膜介质材料 442

7.13 釉面材料 443

7.14 丝网印刷 444

7.14.1 印刷工艺 445

7.15 厚膜浆料的烘干 445

7.16 厚膜浆料的烧结 446

7.17 厚膜技术小结 446

7.18 薄膜技术 446

7.19 淀积技术 447

7.19.1 溅射 447

7.19.2 蒸发 448

7.19.3 溅射与蒸发的比较 449

7.19.4 电镀 450

7.19.5 光刻工艺 450

7.20 薄膜材料 450

7.20.1 薄膜电阻 450

7.20.2 阻挡材料 451

7.20.3 导体材料 451

7.20.4 薄膜基板 451

7.21 厚膜与薄膜的比较 452

7.22 铜金属化技术 453

7.22.1 直接键合铜 453

7.22.2 镀铜技术 453

7.22.3 活性金属钎焊铜技术 454

7.23 铜金属化技术的比较 454

7.24 基板金属化技术小结 454

7.25 混合电路的组装 455

7.25.1 芯片与引线技术 455

7.25.2 半导体器件的直接共晶键合 456

7.25.3 有机键合材料 456

7.25.4 软钎焊 457

7.25.5 引线键合 460

7.26 封装和封装工艺 464

7.26.1 气密封装 465

7.26.2 金属封装 466

7.26.3 金属封装的密封方法 467

7.26.4 陶瓷封装 468

7.26.5 陶瓷封装的密封方法 468

7.26.6 非气密性封装方法 468

7.26.7 插入式封装 469

7.26.8 小外形封装 469

7.26.9 陶瓷片式载体 469

7.26.10 功率混合电路的封装 470

7.27 多芯片模块 471

7.27.1 MCM-L技术 471

7.27.2 MCM-C技术 473

7.27.3 MCM-D技术 474

7.27.4 小结 474

7.28 参考资料 475

第8章 芯片尺寸封装、倒装芯片和先进封装技术 476

8.1 引言 476

8.1.1 集成电路组装 476

8.1.2 集成电路组装和封装的功能要求与设计准则 477

8.1.3 倒装芯片封装 477

8.1.4 芯片尺寸封装（CSP） 478

8.1.5 三维和堆叠芯片封装 479

8.1.6 系统级封装（SiP）——多芯片模块封装 480

8.1.7 MEMS封装 480

8.1.8 圆片级封装（WLP） 482

8.1.9 光电封装 483

8.1.10 小结 483

8.2 倒装芯片封装 483

8.2.1 背景和历史 484

8.2.2 倒装芯片互连的结构 484

8.2.3 圆片凸点材料和结构 485

8.2.4 倒装芯片组装用基板 488

8.2.5 形状因子和标准 489

8.2.6 倒装芯片互连技术 490

8.2.7 倒装芯片键合 493

8.2.8 底部填充包封 494

8.2.9 电性能 497

8.2.10 可靠性 497

8.2.11 产品举例 498

8.3 芯片尺寸封装 500

8.3.1 背景和历史 500

8.3.2 CSP形状因子和标准 500

8.3.3 挠性基板CSP 503

8.3.4 刚性PCB中间支撑层CSP 507

8.3.5 陶瓷基板芯片尺寸封装 508

8.3.6 引线框架型芯片尺寸封装 509

8.3.7 圆片级CSP 517

8.4 三维及堆叠芯片封装 523

8.4.1 背景和历史 523

8.4.2 三维（3D）封装堆叠 524

8.4.3 三维（3D）堆叠芯片封装 531

8.5 系统级封装／多芯片模块封装 539

8.5.1 简介 539

8.5.2 薄膜互连SiP模块 540

8.5.3 陶瓷基SiP(MCM-C) 542

8.5.4 PCB基SiP模块（MCM-L） 543

8.6 MEMS封装 544

8.6.1 背景与历史 544

8.6.2 常规封装形式 546

8.6.3 结构与材料 548

8.6.4 通用MEMS封装设计概念和开发 559

8.6.5 已封装的MEMS举例 562

8.7 圆片级封装 566

8.7.1 背景和历史 566

8.7.2 形状因子 568

8.7.3 柔顺性圆片级互连 568

8.7.4 堆叠焊球和焊柱互连 569

8.7.5 大焊球互连 570

8.7.6 圆片级倒装芯片工艺和圆片级下填料材料 570

8.7.7 可靠性 572

8.7.8 封装举例 572

8.7.9 圆片级测试与老炼 573

8.8 光电封装 574

8.8.1 简介 574

8.8.2 光信号探测器（接收器）综述 574

8.8.3 OE信号源（发射器）综述 575

8.8.4 OE封装问题综述和考虑 575

8.8.5 高性能光电模块封装组装工艺 577

8.9 参考资料 583

第9章 刚性和挠性印制电路板技术 589

9.1 引言 589

9.1.1 PCB技术中的关键因素 589

9.2 印制电路板的类型 590

9.2.1 基本的PCB分类 590

9.2.2 基板的类型 590

9.2.3 图形成像方法 590

9.2.4 刚性电路板 590

9.3 印制电路板材料 593

9.3.1 刚性PCB材料 593

9.3.2 先进的材料 598

9.4 PCB元器件 599

9.4.1 通孔插装元器件 599

9.4.2 柔顺插针元器件 599

9.4.3 表面安装元器件 599

9.4.4 窄节距元器件 599

9.4.5 载带自动焊元器件 599

9.4.6 倒装芯片元器件 599

9.4.7 焊球阵列元器件 600

9.4.8 引线键合的裸芯片元器件 600

9.4.9 PCB埋置电阻和电容 600

9.5 印制电路板的特性 602

9.5.1 焊盘和孔的尺寸 603

9.5.2 导体宽度 603

9.5.3 增加层数 603

9.6 PCB设计方法 604

9.6.1 PCB机械设计 605

9.6.2 电设计考虑 610

9.7 多层板工艺 621

9.7.1 多层板结构 621

9.7.2 详细的制造工艺 625

9.7.3 制造过程中的问题 628

9.8 挠性印制电路板 629

9.8.1 刚-挠性PCB 629

9.8.2 挠性PCB材料 629

9.8.3 挠性印制电路设计 635

9.8.4 挠性印制电路制造工艺 642

9.9 精密线条和微孔技术 644

9.9.1 表面层镀覆 645

9.9.2 表面层布图 646

9.9.3 微通孔制造 646

9.10 无铅技术的到来 650

9.11 适用的标准 652

9.11.1 工业标准 652

9.11.2 IEEE（电子和电气工程师协会）标准 653

9.11.3 IEC（国际电工委员会）标准 653

9.11.4 Telcordia（Bellcore）标准 653

9.11.5 其他标准 654

9.12 参考资料 654

9.13 感谢 656

第10章 高速和微波电子系统的封装 657

10.1 引言 657

10.1.1 高频电路的特点 657

10.1.2 高速与高频的关系 658

10.1.3 历史回顾 659

10.2 高频和高速的基本概念 660

10.2.1 阻抗和匹配 660

10.2.2 散射参数 661

10.2.3 传输延迟 663

10.2.4 损耗 663

10.3 传输线 667

10.3.1 传输线的波型 667

10.3.2 系统级互连 668

10.3.3 平面传输线 671

10.3.4 不连续性 676

10.4 高频电路的实现 680

10.4.1 有关材料 680

10.4.2 微波集成电路 682

10.4.3 集中参数元件 683

10.4.4 分布参数元件 689

10.4.5 仿真和电路布图 693

10.4.6 测试和试验 693

10.5 高速数字电路的实现 694

10.5.1 高速数字电路的封装 694

10.5.2 电气设计输入 696

10.5.3 网表分析 699

10.5.4 设计限制 701

10.5.5 布图时考虑的问题 709

10.5.6 优选的再设计选项 710

10.5.7 CAD界面 712

10.6 参考资料 714

索引 719