电子封装材料与工艺 原著第3版PDF电子书下载

第1章 集成电路芯片的发展与制造 1

1.1 简介 2

1.2 原子结构 2

1.3 真空管 5

1.4 半导体理论 7

1.4.1 二极管 10

1.4.2 结型双极晶体管 11

1.4.3 场效应晶体管 13

1.4.4 结型场效应晶体管 13

1.4.5 金属氧化物半导体场效应晶体管 15

1.4.6 互补型金属氧化物半导体场效应晶体管 16

1.5 集成电路基础 16

1.6 集成电路芯片制造 21

1.6.1 晶锭的生长与晶圆片的制备 22

1.6.2 洁净度 25

1.6.3 集成电路制造 26

参考文献 35

第2章 塑料、橡胶和复合材料 37

2.1 简介 38

2.2 基础 38

2.2.1 聚合物定义 38

2.2.2 聚合物的类型 38

2.2.3 结构和性能 39

2.2.4 合成 41

2.2.5 术语 42

2.3 热塑性塑料 47

2.3.1 丙烯酸树脂 52

2.3.2 氟塑料 53

2.3.3 酮树脂 54

2.3.4 液晶聚合物 54

2.3.5 尼龙 55

2.3.6 聚酰胺-酰亚胺 57

2.3.7 聚酰亚胺 57

2.3.8 聚醚酰亚胺 59

2.3.9 聚芳酯和聚酯 59

2.3.10 聚碳酸酯 60

2.3.11 聚烯烃 61

2.3.12 聚苯醚 61

2.3.13 聚苯硫醚 61

2.3.14 苯乙烯类聚合物 61

2.3.15 聚砜 62

2.3.16 乙烯基树脂 62

2.3.17 热塑性聚合物合金和共混物 62

2.4 热固性塑料 64

2.4.1 烯丙基树脂 65

2.4.2 双马来酰亚胺 66

2.4.3 环氧树脂 66

2.4.4 酚醛树脂 67

2.4.5 聚酯 67

2.4.6 聚氨酯 68

2.4.7 硅橡胶 68

2.4.8 交联热塑性塑料 70

2.4.9 氰酸酯树脂 71

2.4.10 苯并环丁烯 74

2.5 橡胶 74

2.5.1 橡胶的性能 75

2.5.2 橡胶的类型 76

2.5.3 热塑性橡胶 79

2.6 应用 79

2.6.1 层压板 79

2.6.2 模塑和挤压 80

2.6.3 注塑和灌注 81

2.6.4 粘接剂 82

2.6.5 有机涂层 82

参考文献 84

第3章 陶瓷和玻璃 85

3.1 简介 86

3.2 用于微电子的陶瓷互连 86

3.2.1 薄膜 88

3.2.2 厚膜 89

3.2.3 多层封装 92

3.2.4 高温共烧陶瓷 93

3.2.5 低温共烧陶瓷 94

3.3 电容器 99

3.3.1 电容器材料的分类 103

3.3.2 添加物的作用 109

3.4 机电陶瓷 112

3.4.1 压电材料 112

3.4.2 铁电材料 113

3.4.3 电致伸缩材料 115

3.4.4 机电材料 117

3.4.5 机电材料的应用 119

3.5 电光材料 122

3.5.1 材料 126

3.5.2 应用 128

3.6 磁性陶瓷 130

3.6.1 尖晶石 135

3.6.2 石榴石 141

3.6.3 钙钛矿 142

3.6.4 六方晶系铁氧体 142

3.6.5 应用 142

3.7 超导陶瓷 143

3.8 光纤 149

参考文献 151

第4章 金属 153

4.1 金属和合金的选择 154

4.1.1 简介 154

4.1.2 选材判据 154

4.1.3 成分 154

4.1.4 产品形式 154

4.1.5 强化机理 157

4.1.6 力学性能 158

4.1.7 物理性能 159

4.1.8 制造考虑 160

4.2 金属及其数据比较 161

4.2.1 屈服强度 162

4.2.2 弹性模量（杨氏模量）和刚度 162

4.2.3 比强度 163

4.2.4 热导率 165

4.2.5 电阻率 165

4.2.6 吸热能力 165

4.2.7 铁基合金 166

4.2.8 常用铁基合金 167

4.2.9 铁基合金的磁学性能 170

4.2.10 铁基合金的热膨胀性能 183

4.2.11 铁基合金的加工性能 189

4.2.12 铁基合金的电阻性能 189

4.2.13 铝和铝合金 190

4.2.14 铍和铍合金 196

4.2.15 铍合金的加工 198

4.2.16 铜和铜合金 199

4.2.17 镁合金 203

4.2.18 镍和镍合金 206

4.2.19 钛与钛合金 208

4.2.20 高密度材料 212

4.2.21 难熔金属 213

4.2.22 贵金属 215

参考文献 216

第5章 电子封装与组装的软钎焊技术 219

5.1 简介 220

5.1.1 领域 220

5.1.2 表面安装技术 220

5.1.3 工业趋势 221

5.1.4 交叉学科和系统方法 225

5.2 软钎焊材料 225

5.2.1 软钎料合金 225

5.2.2 冶金学 226

5.2.3 软钎料粉 230

5.2.4 力学性能 232

5.3 焊膏 238

5.3.1 定义 238

5.3.2 特性 238

5.3.3 钎剂和助焊 239

5.3.4 钎剂活性 239

5.3.5 水溶性钎剂 240

5.3.6 气相钎剂 240

5.3.7 免清洗钎剂 240

5.3.8 水溶性钎剂和免清洗钎剂之间的比较 241

5.3.9 流变学 242

5.3.10 配方 243

5.3.11 设计和使用焊膏以增加系统可靠性 244

5.3.12 质保检测 245

5.4 软钎焊方法 246

5.4.1 分类 246

5.4.2 反应与相互作用 246

5.4.3 工艺参数 247

5.4.4 再流温度曲线 249

5.4.5 再流曲线的影响 250

5.4.6 优化曲线 253

5.4.7 激光软钎焊 253

5.4.8 可控气氛钎焊 255

5.4.9 可控气氛钎焊的工艺参数 258

5.4.10 温度分布曲线的测量 262

5.5 可钎焊性 262

5.5.1 定义 262

5.5.2 基板 263

5.5.3 润湿现象 263

5.5.4 元器件的可钎焊性 263

5.5.5 印制电路板的表面镀涂层 264

5.6 清洗 264

5.7 窄节距器件的应用 266

5.7.1 开口设计与模版厚度的关系 266

5.7.2 焊盘图形与模版开口设计的关系 266

5.7.3 模版选择 268

5.8 有关钎焊问题 268

5.8.1 金属间化合物与焊点形成 268

5.8.2 镀金基板与焊点形成 270

5.8.3 焊点气孔 272

5.8.4 焊球／焊珠 272

5.8.5 印制电路板（PCB）表面镀涂层 274

5.9 焊点的外观形貌及显微结构 277

5.9.1 外观形貌 277

5.9.2 显微结构 280

5.10 焊点的完整性 282

5.10.1 基本失效过程 282

5.10.2 球栅阵列封装钎焊互连的可靠性 283

5.10.3 周边焊点的可靠性——元器件引线的影响 285

5.10.4 焊点寿命预测模型的挑战 286

5.10.5 蠕变和疲劳相互作用 288

5.11 无铅钎料 289

5.11.1 世界立法的现状 289

5.11.2 技术和方法 292

5.11.3 无铅钎料和含铅钎料 295

5.11.4 钎料合金的选择——一般准则 295

5.11.5 无铅钎料的选择 295

5.11.6 无铅钎料推荐 300

参考文献 301

推荐阅读材料 302

第6章 电镀和沉积金属涂层 305

6.1 电子应用中的电镀 306

6.2 电镀槽 306

6.2.1 阴极反应 307

6.2.2 阳极反应 307

6.2.3 清洗 307

6.2.4 电流分布 309

6.2.5 沉积质量 310

6.2.6 刷镀 311

6.3 镀铜 311

6.3.1 酸性镀铜 311

6.3.2 氰化物镀铜 313

6.3.3 焦磷酸盐镀铜 314

6.3.4 其他镀铜工艺 315

6.4 镀镍 315

6.5 贵金属镀层 317

6.5.1 银 318

6.5.2 铑 319

6.5.3 钯 319

6.5.4 金 319

6.6 镀层硬度 321

6.7 镀层性质 323

6.8 脉冲镀 324

6.9 化学镀 324

6.10 锡和锡合金镀层 326

6.11 储存的环境因素 330

6.11.1 锡晶须 330

6.11.2 无铅镀层 333

参考文献 334

第7章 印制电路板的制造 337

7.1 简介 338

7.2 印制电路层压板用材料 341

7.2.1 增强层 342

7.2.2 有机树脂 344

7.2.3 挠性（未增强）板用材料 345

7.2.4 金属箔 345

7.3 印制电路层压板类型 347

7.3.1 单面覆铜箔层压板 348

7.3.2 双面覆铜箔层压板 348

7.4 层压板的选择 348

7.5 层压板的制备 349

7.5.1 层压方法 350

7.5.2 分批层压 350

7.5.3 连续层压 351

7.5.4 真空辅助层压 351

7.5.5 真空辅助高压层压 351

7.6 镀通孔印制电路板的工艺概述 352

7.6.1 层叠钻孔和销钉定位 352

7.6.2 钻孔 353

7.6.3 孔的预处理和金属化 353

7.6.4 涂覆抗蚀剂 355

7.6.5 图形成像 355

7.6.6 显影 356

7.6.7 电路图形电镀 356

7.6.8 去膜 357

7.6.9 铜图形蚀刻 357

7.6.10 阻焊剂 357

7.6.11 可钎焊镀涂层 363

7.6.12 金手指电镀 367

7.6.13 在制板分割工艺 368

7.6.14 边缘倒角 368

7.6.15 加成法和减成法工艺 368

7.7 单面印制板工艺举例 370

7.7.1 印刷和蚀刻 370

7.7.2 金属箔铣切 371

7.7.3 利用导电油墨直接印刷 371

7.7.4 平磨 371

7.8 双面印制板工艺举例 371

7.8.1 在制板电镀、掩孔和蚀刻 371

7.8.2 在制板电镀、图形镀 371

7.8.3 图形镀 372

7.8.4 导电油墨塞孔 372

7.9 标准多层电路板工艺举例 372

7.9.1 内层成像的要求 372

7.9.2 抗蚀层涂覆 373

7.9.3 曝光方法 373

7.9.4 显影 373

7.9.5 蚀刻 373

7.9.6 去膜 374

7.9.7 铜电路表面预处理 374

7.9.8 层压叠层 374

7.9.9 层压方法 374

7.9.10 钻孔 375

7.9.11 孔的清洗和凹蚀 375

7.9.12 多层PCB生产的后续工艺 376

7.10 大板层压 376

7.11 金属芯印制电路板 377

7.11.1 双面金属芯板结构 377

7.11.2 多层金属芯板结构 377

7.12 挠性印制板 377

7.12.1 单面挠性印制板 377

7.12.2 双面挠性印制板 378

7.12.3 多层挠性印制板 379

7.12.4 刚-挠印制板 379

7.13 高密度互连（HDI）印制板 380

7.13.1 HDI基板结构类型 380

7.13.2 积层板举例 382

7.13.3 复合层压板结构举例 382

7.13.4 顺序层压结构举例 383

7.14 印制电路板的检验、评价和测试 384

7.14.1 印制电路的检验项目 384

7.14.2 横截面评价 385

7.14.3 电性能测试 386

7.15 未来发展方向 386

7.16 总结 387

参考文献 387

第8章 混合微电路与多芯片模块的材料与工艺 389

8.1 简介 390

8.2 混合电路用陶瓷基板 390

8.3 陶瓷的表面性能 392

8.4 陶瓷材料的热性能 393

8.4.1 热导率 393

8.4.2 比热容 394

8.4.3 热膨胀系数 395

8.5 陶瓷基板的力学性能 396

8.5.1 弹性模量 396

8.5.2 断裂模量 397

8.5.3 抗拉强度和抗压强度 398

8.5.4 硬度 400

8.5.5 热冲击 400

8.6 陶瓷的电性能 401

8.6.1 电阻率 401

8.6.2 击穿电压 402

8.6.3 介电性能 403

8.7 基板材料的性能 404

8.7.1 氧化铝 404

8.7.2 氧化铍 405

8.7.3 氮化铝 406

8.7.4 金刚石 408

8.7.5 氮化硼 409

8.7.6 碳化硅 410

8.8 复合材料 411

8.8.1 铝／碳化硅 411

8.8.2 Dymalloy？ 412

8.9 厚膜技术 413

8.9.1 有效物质 415

8.9.2 粘接成分 415

8.9.3 有机粘接剂 416

8.9.4 溶剂或稀释剂 417

8.9.5 厚膜浆料的制备 417

8.9.6 厚膜浆料的参数 418

8.10 厚膜导体材料 421

8.10.1 金导体 421

8.10.2 银导体 422

8.10.3 铜导体 422

8.11 厚膜电阻材料 423

8.11.1 厚膜电阻的电性能 426

8.11.2 零时间性能 426

8.11.3 与时间有关的性能 430

8.11.4 厚膜电阻的工艺考虑 431

8.12 厚膜介质材料 432

8.13 釉面材料 433

8.14 丝网印刷 434

8.15 厚膜浆料的干燥 435

8.16 厚膜浆料的烧结 436

8.17 厚膜小结 437

8.18 薄膜技术 437

8.19 淀积技术 438

8.19.1 溅射 438

8.19.2 蒸发 439

8.19.3 溅射与蒸发的比较 441

8.19.4 电镀 441

8.19.5 光刻工艺 441

8.20 薄膜材料 442

8.20.1 薄膜电阻 442

8.20.2 阻挡材料 443

8.20.3 导体材料 443

8.20.4 薄膜基板 444

8.21 厚膜与薄膜的比较 444

8.22 铜金属化技术 445

8.22.1 直接键合铜 445

8.22.2 镀铜技术 446

8.22.3 活性金属钎焊铜技术 446

8.23 铜金属化技术的比较 447

8.24 基板金属化技术小结 447

8.25 混合电路的组装 448

8.25.1 芯片与引线技术 448

8.25.2 半导体器件的直接共晶键合 448

8.25.3 有机键合材料 449

8.25.4 软钎焊 451

8.25.5 引线键合 453

8.26 封装和封装工艺 459

8.26.1 气密封装 460

8.26.2 金属封装 461

8.26.3 金属封装的密封方法 462

8.26.4 陶瓷封装 463

8.26.5 陶瓷封装的密封方法 464

8.26.6 非气密性封装方法 465

8.26.7 直插式封装 465

8.26.8 小外形封装 465

8.26.9 陶瓷片式载体 466

8.26.10 功率混合电路的封装 467

8.27 多芯片模块（MCM） 468

8.27.1 MCM-L技术 468

8.27.2 MCM-C技术 469

8.27.3 MCM-D技术 471

8.27.4 小结 472

参考文献 472

第9章 电子组件中的粘接剂、下填料和涂层 475

9.1 简介 476

9.2 流变性能 476

9.2.1 流变响应和行为 478

9.2.2 流变的测量 480

9.3 粘接剂体系的固化 485

9.3.1 热固化 485

9.3.2 紫外线固化 489

9.4 玻璃化转变温度 491

9.5 热膨胀系数 493

9.6 杨氏模量 494

9.7 应用 495

9.7.1 表面安装粘接剂 495

9.7.2 下填料 512

9.7.3 导电胶 517

9.7.4 热管理 519

9.7.5 保形涂层 521

参考文献 524

第10章 热管理材料及系统 527

10.1 简介 528

10.1.1 温度对电路工作的影响 528

10.1.2 温度对物理结构的影响 529

10.2 热管理基础 530

10.2.1 热力学第二定律 530

10.2.2 传热机理 530

10.3 单位换算 538

10.4 封装概述 539

10.4.1 单芯片封装 539

10.4.2 多芯片封装 540

10.4.3 板级封装 541

10.5 封装材料 541

10.5.1 半导体 542

10.5.2 芯片粘接材料 543

10.5.3 基板及金属化 547

10.5.4 基板粘接 564

10.5.5 各类封装的材料和导热通路 565

10.5.6 热界面材料 586

10.5.7 印制电路板 591

10.5.8 挠性PCB 597

10.5.9 镀层 597

10.5.10 气体 598

10.6 决定热阻的因素 599

10.6.1 半导体芯片尺寸 599

10.6.2 芯片粘接材料及其厚度 601

10.6.3 基板材料及其厚度 602

10.6.4 基板粘接材料及其厚度 603

10.6.5 封装材料 603

10.6.6 封装界面 604

参考文献 604

索引 609