混合微电路技术手册 材料、工艺、设计、试验和生产 第2版PDF电子书下载

第1章引言 1

1.1微电子材料分类 1

1.1.1导本 1

目录 1

1.1.2绝缘体 3

1.1.3半导体 5

1.3混合电路的定义和特性 7

1.3.1类型和特性 7

1.2工艺分类 7

1.3.2与印刷电路板比较 8

1.3.3与单片集成电路比较 12

1.3.4与多芯片模块的比较 13

1.4应用 14

1.4.1商业上的应用 15

1.4.2军事上和空间上的应用 17

1.4.3功率电路的应用 18

参考文献 22

2.2.1表面粗糙度（光洁度） 23

2.2表面特性 23

2.1 功能 23

第2章基片 23

2.2.2翘度 25

2.2.3颗粒的粒度 25

2.3氧化铝基片 26

2.3.1氧化铝等级 27

2.3.2厚膜用的氧化铝基片 27

2.3.3薄膜用的氧化铝基片 29

2.3.4共烧陶瓷带基片 33

2.4氧化铍基片 33

2.5氮化铝基片 36

2.6金属矩阵复合物 39

2.7陶瓷基片的制造 41

2.8上釉的金属基片 42

2.9质量保证和测试方法 43

参考文献 44

第3章薄膜工艺 46

3.1淀积工艺 46

3.1.1蒸发淀积 46

3.1.2直流（DC）溅射 47

3.1.3射频（RF）溅射 49

3.1.4反应溅射 50

3.1.5蒸发和溅射工艺的比较 51

3.2薄膜电阻器工艺 52

3.2.1薄膜电阻器 52

3.2.2镍铬工艺 53

3.2.3镍铬电阻器的特性 55

3.2.4氮化钽工艺 57

3.2.5氮化钽电阻器的性能 59

3.2.6陶瓷金属薄膜电阻器 60

3.3光刻材料和工艺 61

3.3.1负性光刻胶的化学反应 63

3.3.2正性光刻胶的化学反应 64

3.3.3工艺 66

3.4腐蚀材料和工艺 67

3.4.1金膜的化学腐蚀 68

3.4.2镍和镍铬膜的化学刻蚀 68

3.4.3于法刻蚀 69

3.5薄膜微桥跨接电路 70

参考文献 71

4.1制造工艺 73

4.1.1丝网印刷 73

第4章厚膜工艺 73

4.1.2干燥 75

4.1.3烧成 76

4.1.4多层厚膜工艺 76

4.1.5多层共烧陶瓷带工艺 79

4.1.6高温共烧陶瓷（HTCC） 81

4.1.7低温共烧陶瓷（LTCC） 84

4.2直接描入 87

4.2.1细线厚膜工艺 87

4.3各种浆料 89

4.3.2导体浆料 90

4.3.1类型和比较 90

4.3.3电阻浆料 97

4.3.4介质浆料 100

4.3.5厚膜电容器 102

4.4非贵金属厚膜 104

4.4.1铜厚膜工艺 105

4.4.2铜厚膜导体的性能 106

4.4.3氮气烧成介质的工艺 109

4.4.4氮气烧成电阻器的工艺 110

4.5.1PTF导体 111

4.5聚合物厚膜 111

4.5.2 PTF电阻器 113

4.5.3 PTF介质 114

参考文献 114

第5章电阻器的调整 118

5.1激光调阻 118

5.2喷砂调阻 125

5.3电阻器的探针测量技术 125

5.3.1探针卡 125

5.3.2两探针 126

5.3.3四探针 127

5.3.4数字电压表（DVM） 127

5.4电阻微调的类型 127

5.4.1直线切割 127

5.4.2双线切割 127

5.4 3 L形切割 128

5.4.4扫描切割 128

5.4.5蛇形切割 128

5.4.6数字切割 128

参考文献 129

5.5特殊要求 129

第6章部件选择 130

6.1一般性考虑 130

6.2封装 130

6.2.1封装类型 131

6.2.2功率封装 135

6.2.3环氧密封封装 135

6.2.4塑料封装 135

6.2.6封装试验 136

6.2.5球栅阵列（BGA）封装 136

6.3有源器件 139

6.3.1钝化 139

6.3.2金属化 139

6.3.3晶体管 140

6.3.4二极管 141

6.3.5线性集成电路 141

6.3.6数字集成电路 142

6.4无源元件 143

6.4.1电容器 143

6.4.2电阻器 146

6.4.3电感器 148

6.4.4采购 149

参考文献 150

第7章组装工艺 151

7.1引言 151

7.2芯片和基片的贴装 152

7.2.1类型和功能 152

7.2.2粘结剂贴装 153

7.2.3冶金贴装 160

7.2.4银玻璃粘结剂 162

7.3.1线焊 164

7.3互连 164

7.3.2自动焊接 172

7.3.3倒装芯片互连 179

7.4清洗 182

7.4.1污物和它们的来源 182

7.4.2溶剂 183

7.4.3清洗工艺过程 185

7.5使颗粒不能移动的涂覆 192

7.5.1巴利宁（Parylene）涂覆 193

7.5.2可用溶剂溶解的涂覆 197

7 5.3颗粒吸收剂 198

7.6真空焙烤和密封 198

7.6.1真空焙烤 198

7.6.2密封 200

7.6.3冶金密封 200

参考文献 209

第8章试验 214

8.1 电测 214

8.1.1芯片电测 214

8.1.2混合电路电测 216

8.2 目检 220

8.3非破坏性筛选试验 221

8.3.1热／机械试验 221

8.3.2老炼试验 223

8.3.3颗粒-碰撞-噪声检测（PIND）试验 227

8.3.4红外（IR）成像 228

8.3.5声显微镜技术 230

8.4破坏性筛选试验 232

8.4.1破坏性物理分析（DPA） 232

8.4.2封装环境的水汽和气体分析 232

参考文献 234

第9章操作和净化间 236

9.1混合电路和元件的操作 236

9.1.1工具清洁度 236

9.1.2储存 238

9.1.3净化间 238

9.2静电放电 242

9.2.1电荷产生 242

9.2.2器件的静电敏感性 243

9.2.3静电损坏 244

9.2.4静电损坏（ESD）的防护 245

参考文献 248

第10章设计指南 249

10.1混合微电路设计传递文件 249

10.2影响混合电路设计的系统要求 252

10.2.1划分 252

10.2.2输入／输出引脚 252

10.2.3元件密度 253

10.2.4功耗 253

10.2.5机械界面／封装要求 253

10.3材料和工艺的选择 254

10.5混合电路设计过程 255

10.4.3首选部件表 255

10.4质量保证条款 255

10.4.1质量工程／质量保证要求 255

10.4.2筛选试验 255

10.5.1设计和布图 256

10.5.2计算机辅助设计（CAD） 256

10.5.3原图 257

10.5.4设计评审 258

10.5.5工程模型设计的确认 262

10.5.6修改和重新设计 262

10.6.1容性寄生参数 263

10.6基片寄生参数 263

10.6.2关于极间电容的结论 265

10.6.3计算电容量的计算机程序 265

10.6.4感性寄生参数 268

10.6.5关于寄生电感的结论 272

10.7热方面的考虑 272

10.7.1传导 272

10.7.2对流 272

10.7.4电路设计中热标准 273

10.7.3辐射 273

10.7.5热分析计算机程序 278

10.7.6热试验 278

10.8厚膜和薄膜混合电路通用的布图指南 279

10.8.1初步的物理布图 279

10.8.2估计基片面积 279

10.8.3最后物理布图 280

10.8.4方便组装的辅助标记 280

10.8.5器件的放置 280

10.8.6线焊指南 281

10.8.7首选工艺和材料 283

10.9高性能的混合电路和MCM的封装设计指南 284

10.9.1总原则 284

10.9.2信号线 285

10.9.3电源和接地 285

10.9.4基片和导体材料 285

10.10方程式 286

10.11交叉干扰 286

10.12信号线电容 286

10.16厚膜材料和工艺说明 287

10.15典型的材料厚度 287

10.14微带传输延迟 287

10.13信号线电感 287

10.16.1厚膜基片 288

10.16.2厚膜导体材料 289

10.16.3厚膜电阻器 290

10.16.4包封釉设计指南 290

10.16.5加焊锡 293

10.16.6厚膜介质 293

10.17厚膜设计指南 293

10.17.1原图和图纸的要求 293

10.17.3导体图案的一般考虑 296

10.17.2多层电路基片的成品率 296

10.17.4通孔——穿过多层介质的导体连接 298

10.17.5线焊和芯片贴装的焊盘 299

10.17.6厚膜电阻器设计指南 303

10.18薄膜电路设计指南 308

10.18.1标准做法 308

10.18.2设计限值 309

参考文献 312

11.1文件 314

第11章文件和技术规范 314

11.2军方和政府颁发的技术规范 315

11.2.1 MIL-M-38510——微电路的总要求 316

11.2.2 MIL-H-38534——混合微电路的总技术规范 316

11.2.3 MIL-STD-883——微电路的试验方法和程序 316

11.2.4 MIL-PRF-38534——性能技术规范，混合微电路总技术规范 319

11.2.5在MIL-PRF-38534下确定选择项 319

11.2.7 MIL-STD-1772的撤消 326

参考文献 326

1 1.2.6 MIL-STD-1772——关于混合微电路设备和生产线认证的要求 326

第12章失效分析 327

12.1混合电路失效的类型和原因 327

12.1.1器件失效 327

12.1.2互连失效 329

12.1.3基片失效 329

12.1.4封装失效 329

12.1.5沾污 330

12.2.4物理分析 333

12.2.3热学分析 333

12.2.1电学分析 333

12.2失效分析方法 333

12.2.2化学分析 333

12.3分析技术 335

12.3.1 AES——奥格（Auger）电子分光显微镜 335

12.3.2 ESCA——化学分析用的电子波谱学 336

12.3.3 SIMS——二次离子质谱测定法 336

12.3.4 SEM——扫描电子显微镜 336

12.3.5 EDX——能量分散X射线分析 336

12.3.9 EBIC——电子束感应电流 337

12.3.11 SLAM和CSAM 337

12.3.10红外 337

12.3.6 WDX——波长分散X射线分析 337

12.3.8 LIMS——激光离子化质谱测定法 337

12.3.7 RBS 卢瑟福背向散射光谱测定法 337

12.4混合电路失效的原因 338

12.4.1锡须 338

12.4.6焊线倒塌 339

12.4.5芯片裂纹／断裂 339

12.4.7封装壳电镀 339

12.4.4剩余焊剂 339

12.4.3颗粒 339

12.4.2金属划痕 339

12.4.8封装壳变色 340

12.4.9镍离子沾污 340

12.5混合电路失效的案例 340

12.5.1铝线接合的腐蚀 341

12.5.2镍铬电阻的腐蚀 342

12.5.3可伐的应力侵蚀 342

12.5.4线焊中的金属间化合物 343

12.5.5芯片上焊接表面的氧化 346

12.5.6松动颗粒短路 347

12.5.7线焊短路——案例1 348

12.5.8线焊短路——案例2 349

12.5.9不牢固的线焊——案例1 350

12.5.10不牢固的线焊——案例2 351

12.5.11线焊开路 352

参考文献 353

第13章多芯片模块：混合微电路的新品种 355

13.1应用 356

13.2.2“芯片在后”与“芯片在先”的设计 360

13.2.1 MCM-D 360

13.2互连基片设计和制造方法 360

13.2.3 MCM-C 362

13.2.4 MCM-L 363

13.2.5 MCM技术的组合 363

13.3.1塑料包封／滴封 363

13.3组装方法 364

13.4测试和可测试性 365

13.4.1分级测试方法 366

13.4.2考虑到测试的设计 366

13.4.3边界扫描 367

13.4.5 已知好芯片（KGD） 368

13.4.4内建自测（BIST） 368

13.4.6多芯片模块测试装置 369

13.5问题 371

13.5.1成本 371

13.5.2热管理 371

13.5.3氮化铝 372

13.5.4 CVD金刚石 374

13.5.5金属矩阵复合物 375

13.5.6返工和返修 376

参考文献 377