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1　微电子器件封装概述1

1.1 微电子封装的意义1

1.1.1 微电子器件封装和互连接的等级1

1.1.2　微电子产品2

1.2　封装在微电子中的作用4

1.2.1 微电子4

1.2.2　半导体的性质5

1.2.3　微电子元件6

1.2.4　集成电路7

1.2.5　集成电路IC封装的种类8

1.3　微电子整机系统封装11

1.3.2　汽车系统当中的系统封装13

1.3.1 通信工业13

1.3.3 医用电子系统的封装14

1.3.4 日用电子产品14

1.3.5　微电子机械系统产品14

1.4　微电子封装设计15

2　封装的电设计16

2.1　电的基本概念17

2.1.1　欧姆定律17

2.1.2　趋肤效应18

2.1.3　克西霍夫定律18

2.1.4 噪声18

2.1.5 时间延迟18

2.1.6　传输线18

2.1.9　SPICE电路模拟计算机程序19

2.1.7　线间干扰19

2.1.8　电磁波干扰19

2.2　封装的信号传送20

2.2.1　信号传送性能指标20

2.2.2　克西霍夫定律和转变时间延迟24

2.3　互连接的传输线理论25

2.3.1　一维波动方程26

2.3.2　数字晶体管的传输线波27

2.3.3　传输线终端的匹配29

2.3.4　传输线效应的应用31

2.4　互连接线间的干扰（串线）32

2.5　电力分配的电感效应35

2.5.1 电感效应35

2.5.3　芯片电路的电感和噪声的关系36

2.5.2　有效电感36

2.5.4　输出激励器的电感和噪声的关系37

2.5.5　供电的噪声38

2.5.6　封装技术对感生电感的影响40

2.5.7　设置去耦合电容41

2.5.8　电磁干扰43

2.5.9　封装的电设计小结44

3　封装的热控制46

3.1 电子器件热控制的重要性46

3.2　热控制计算基础48

3.2.1 一维传导48

3.2.3　对流49

3.2.2　固体界面的热流通49

3.2.4　整体负载的加热和冷却50

3.2.5　热阻50

3.2.6　串联的热阻51

3.2.7　并联的热阻51

3.2.8　IC和印刷电路主板（PWB）封装的热控制52

3.2.9 自然通风的印刷电路板53

3.2.10　单一印刷电路板54

3.2.11　强制对流下的印刷电路板54

3.3　电子器件冷却方法55

3.3.1　散热器55

3.3.3　热管道冷却56

3.3.2　热通道56

3.3.4　沉浸冷却57

3.3.5 热电制冷58

3.3.6　冷却方法的选择58

3.4　热机械应力对封装的影响59

3.4.1 芯片贴装的热机械应力59

3.4.2　热疲劳59

3.4.3　封装焊接点的热应力60

3.4.4　印刷电路板的热应力60

3.4.5　灌封树脂的热性质60

4　陶瓷封装材料61

4.1　传统的陶瓷芯片封装的基本类型61

4.1.1　陶瓷双列直插封装61

4.2　多层共烧结陶瓷封装材料62

4.1.2　陶瓷扁平封装62

4.2.1　多层陶瓷封装基座板的制造63

4.2.2　陶瓷基板片坯体的成型65

4.2.3　网版印刷电路技术65

4.2.4　烧结过程66

4.2.5　引线脚和引线插针的安装67

4.3　针引脚栅阵列封装67

4.4　陶瓷球阵列芯片封装技术68

4.4.1 陶瓷球阵列芯片封装的特点68

4.4.2 CBGA/CCGA组件的装配69

4.4.3　凸焊球和凸焊柱的安装70

4.4.4 CBGA/CCGA母板的装配71

5　聚合物材料封装73

5.1　模塑封装74

5.1.1 引脚架74

5.1.2　芯片的贴装74

5.1.3　引线键合75

5.1.4　传递模塑封装75

5.1.5　模塑封装塑料固化剂76

5.2　密封用聚合物77

5.2.1　罐装密封用聚合物77

5.2.2 印制板（PWB）上器件的密封78

5.2.3　模塑密封复合料79

5.2.4　模塑复合料塑料密封的主要问题81

5.3　塑料球栅阵列芯片封装84

5.3.3　塑料球栅阵列芯片封装印制版86

5.3.2 PBGA与CBGA比较86

5.3.1　塑料球焊阵列封装的优越性86

5.3.4　树脂基板（层压板）的制造工艺89

5.3.5　塑料PBGA安装的母板设计91

5.3.6　表面安装焊接工艺92

5.3.7 塑料BGA封装结构和制造工艺92

5.3.8　热力学分析93

5.3.9 电的分析94

5.3.10　可靠性研究94

5.3.11 PBGA封装技术趋势和进一步发展95

6　引线框架材料97

6.1 金属引线框架的功能97

6.2.2　非气密性封装98

6.2.1 气密性密封的陶瓷封装98

6.2　金属引线框架的装配98

6.3　金属引线框架的制造99

6.4　引线框架材料的性质101

6.5　可焊接性（solderability）102

7　金属焊接材料104

7.1　焊料的组成104

7.1.1 高铅焊料105

7.1.2　锡铅银合金焊接料105

7.1.3　锡铅锑合金106

7.1.4 高锡焊料107

7.2　焊接强度107

7.3.2　松脂焊剂108

7.3.1　焊剂的组成108

7.3　助焊剂108

7.3.3　树脂焊剂109

7.3.4　水溶性有机焊剂109

7.3.5　不清洗焊剂109

7.3.6　印刷电路板上的焊剂涂抹方法109

7.4　焊锡膏109

7.4.1　焊锡膏的焊剂110

7.4.2　焊膏的检验和使用110

8　高分子环氧树脂112

8.1 环氧树脂材料112

8.1.1　环氧树脂的种类113

8.1.2　固化剂的选择115

8.2　环氧树脂封装的基本制造工艺118

8.1.3 双氰二胺（dicyandiamide,DICY）118

8.2.1 铸塑119

8.2.2　罐封119

8.2.3　模塑119

8.2.4　环氧树脂泡沫塑料封装119

8.2.5　层压成型120

8.2.6　胶黏黏结（adhesive bonding）120

8.3　刚性环氧树脂120

8.3.1 刚性环氧树脂的特性121

8.3.2　环氧树脂封装塑料的组成122

8.3.3　封装工艺124

8.4.3　柔性环氧树脂固化剂125

8.4.2　柔性材料的种类125

8.4.1　柔性环氧树脂的性质125

8.4 柔性环氧树脂125

8.4.4　特殊应用126

8.5 硅有机树脂127

8.5.1　溶剂硅树脂体系128

8.5.2　室温下硫化的硅树脂涂覆材料129

8.5.3　用紫外线固化的硅树脂涂覆料129

9　IC芯片贴装与引线键合131

9.1 IC芯片贴装的方法131

9.1.1　金属共晶体芯片贴装131

9.1.2　焊锡芯片贴装132

9.1.4　聚合物芯片贴装133

9.1.3　玻璃芯片贴装法133

9.2　IC芯片引线键合134

9.2.1　引线丝球焊接135

9.2.2　引线丝楔形焊136

9.2.3　引线丝键合的电性能137

9.2.4　引线丝键合的可靠性137

9.3　载带自动焊技术138

9.3.1 聚合物载带（tape）的制造139

9.3.2　芯片凸焊接点的制造（chip bumping）140

9.3.3 内引线键合（inner lead bonding）141

9.3.4　芯片密封（encapsulation）142

9.3.5　外引线键合142

9.4　芯片的倒装技术143

9.4.1　芯片倒装互连接结构143

9.4.2　IC键合连接凸点下金属化（UBM）144

9.4.3　倒装芯片工艺过程146

9.4.4　有机基板上的倒装芯片安装148

9.4.5　倒装芯片下填充密封工艺148

9.4.6　倒装芯片互连接成品装配工艺过程150

9.4.7　倒装芯片互连接成品的电表现151

9.4.8　倒装芯片互连接成品的可靠性与缺陷和失效模式151

9.5　总结及未来趋势152

10　可靠性设计154

10.1　微电子器件失效机理154

10.2　可靠性设计的基础155

10.3.1　防止疲劳失效156

10.3.2　疲劳断裂的定义156

10.3　热机械性的失效156

10.3.3　降低早期疲劳的设计方法157

10.3.4　防止脆性疲劳157

10.3.5　设计防止蠕变产生的失效158

10.3.6　防止剥离引起的失效158

10.3.7　防止塑性变形159

10.4 电气方面引起的失效159

10.4.1 防止静电放电159

10.4.2　防止电迁移160

10.5　化学导致的失效160

10.5.1　防止腐蚀的方法161

10.5.2　金属间的扩散161

10.6　总结和未来趋势161

参考文献163