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前言
第1章绪论
1.1新技术革命浪潮下的微电子制造
1.2现代微电子制造业中的封装互连
1.3微电子封装测试和可靠性
1.4微电子封装互连的发展趋势
1.5超声键合机理与技术研究
参考文献
第2章换能系统振动特性有限元分析
2.1压电材料结构的有限元方法
2.2换能系统有限元模型
2.3模态分析
2.4谐响应分析
参考文献
第3章换能系统多模态特性实验研究
3.1测试方法
3.2测试结果
3.3键合工具响应振型与运动轨迹分析
3.4多模态特性对键合质量的影响
3.5换能系统多模态产生原因及抑制建议
参考文献
第4章换能系统优化与设计
4.1基本结构尺寸计算
4.2基于频率灵敏度方法的系统结构优化
4.3加工与装配
4.4设计实例
参考文献
第5章PZT换能系统的特性和行为
5.1换能系统等效电路与电学导纳特性
5.2阻抗分析仪测试换能系统的电学特性
5.3加载电压对PZT压电换能器稳态电学特性的影响
5.4环境温度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响
5.5连接松紧度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响
5.6超声换能系统的稳态响应与速度导纳
5.7超声换能系统的实际加卸载过程
5.8超声换能系统的俯仰振动
5.9劈刀的振动模态
5.10换能系统电学输入的复数表示
5.11实际引线键合过程换能系统的能量输入
参考文献
第6章超声键合界面快速形成机理
6.1超声振动激活金属材料位错的观察
6.2原子扩散体系的激活能及快速通道机制
6.3超声界面快速扩散通道机理
参考文献
第7章扩散键合界面强度构成与演变规律
7.1界面原子扩散层厚与微结构强度构成
7.2超声键合过程多参数与键合界面微结构演变规律
7.3超声键合系统阻抗/功率特性
参考文献
第8章热超声倒装键合界面规律与键合工具设计
8.1热超声倒装实验平台的搭建
8.2多点芯片热超声倒装键合的实现
8.3倒装凸点的热超声植球工艺探索
8.4倒装界面、键合工具、工艺的协同
参考文献
第9章倒装多界面超声传递规律与新工艺
9.1倒装二键合界面TEM特性与界面扩散
9.2倒装二界面性能分析与工艺新构思
9.3基板传能与基板植球倒装实现与传能规律
9.4热超声倒装二界面传能规律分析
9.5热超声倒装键合过程多参数影响规律
参考文献
第10章热超声倒装键合实验系统及其相关技术
10.1热超声倒装键合试验台
……
第11章热超声倒装键合工艺优化
第12章引线键合过程的时频分析
第13章换能系统与键合动力学的非线性检测与分析
第14章加热台温度引起对准误差的检测与消除
第15章基于高速摄像的EF0打火成球实验研究
第16章三维叠层芯片的互连
第17章悬臂键合与铜线互连
第18章引线成形过程的研究
第19章基于FPGA的超声发生器设计与实现
《微电子封装超声键合机理与技术》可作为高等院校微电子制造工程专业的研究生参考书,也可供机械、材料、测控技术等领域从事微电子制造研究的科研人员使用和参考。
极化子效应 (物理学)电子与“畸变”一起运动,可以构成复合粒子,称为极化子。 固体中的载流子产生一个电场而使周围的媒质极化,这种感应极化伴随着载流子运动,载流子加上固体中感应极化的复合体被称为极化子....
二极管
Us=6V其它的不会了
树脂基电子封装复合材料研究进展
近年来,随着微电子技术的飞速发展,对应于该领域的树脂基电子封装材料的韧性提出了更高的要求,使得传统的树脂基体受到了严峻的挑战,树脂基体的韧性仍然不能满足作为电子封装材料的要求。因此,提高树脂基体的韧性成为目前研究的重点。综述了作为电子封装材料的几种树脂基体(环氧树脂、双马来酰亚胺、酚醛树脂、聚酰亚胺、氰酸酯)的各种增韧改性的方法。在引用大量文献的基础上,展望了树脂基电子封装复合材料的发展趋势。
1 微电子器件封装概述
1.1 微电子封装的意义
1.1.1 微电子器件封装和互连接的等级
1.1.2 微电子产品
1.2 封装在微电子中的作用
1.2.1 微电子
1.2.2 半导体的性质
1.2.3 微电子元件
1.2.4 集成电路
1.2.5 集成电路IC封装的种类
1.3 微电子整机系统封装
1.3.1 通信工业
1.3.2 汽车系统当中的系统封装
1.3.3 医用电子系统的封装
1.3.4 日用电子产品
1.3.5 微电子机械系统产品
1.4 微电子封装设计
2 封装的电设计
2.1 电的基本概念
2.1.1 欧姆定律
2.1.2 趋肤效应
2.1.3 克西霍夫定律
2.1.4 噪声
2.1.5 时间延迟
2.1.6 传输线
2.1.7 线间干扰
2.1.8 电磁波干扰
2.1.9 SPICE电路模拟计算机程序
2.2 封装的信号传送
2.2.1 信号传送性能指标
2.2.2 克西霍夫定律和转变时间延迟
2.3 互连接的传输线理论
2.3.1 一维波动方程
2.3.2 数字晶体管的传输线波
2.3.3 传输线终端的匹配
2.3.4 传输线效应的应用
2.4 互连接线间的干扰(串线)
2.5 电力分配的电感效应
2.5.1 电感效应
2.5.2 有效电感
2.5.3 芯片电路的电感和噪声的关系
2.5.4 输出激励器的电感和噪声的关系
2.5.5 供电的噪声
2.5.6 封装技术对感生电感的影响
2.5.7 设置去耦合电容
2.5.8 电磁干扰
2.5.9 封装的电设计小结
3 封装的热控制
……
4 陶瓷封装材料
5 聚合物材料封装
6 引线框架材料
7 金属焊接材料
8 高分子环氧树脂
9 IC芯片贴装与引线键合
10 可靠性设计
参考文献
微电子封装通常有五种功能,即电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。
1.电源分配
微电子封装首先要能接通电源,使芯片与电路流通电流。其次,微电子封装的不同部位所
需的电源有所不同,要能将不同部位的电源分配恰当,以减少电源的不必要损耗,这在多层布
线基板上尤为重要。同时,还要考虑接地线的分配问题。
2.信号分配
为使电信号延迟尽可能减小,在布线时应尽可能使信号线与芯片的互连路径及通过封装的I/O引出的路径达到最短。对于高频信号,还应考虑信号间的串扰,以进行合理的信号分配布线和接地线分配。
3.散热通道
各种微电子封装都要考虑器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出的问题。不同的封装结构和材料具有不同的散热效果,对于功耗大的微电子封装,还应考虑附加热沉或使用强制风冷、水冷方式,以保证系统在使用温度要求的范围内能正常工作。
4.机械支撑
微电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械支撑,并能适应各种工作环境和条件的变化。
5.环境保护
半导体器件和电路的许多参数,如击穿电压、反向电流、电流放大系数、噪声等,以及器件的稳定性、可靠性都直接与半导体表面的状态密切相关。半导体器件和电路制造过程中的许
多工艺措施也是针对半导体表面问题的。半导体芯片制造出来后,在没有将其封装之前,始终
都处于周围环境的威胁之中。在使用中,有的环境条件极为恶劣,必须将芯片严加密封和包封。所以,微电子封装对芯片的环境保护作用显得尤为重要。
反映IC的发展水平,通常都是以IC的集成度及相应的特征尺寸为依据的。集成度决定着IC的规模,而特征尺寸则标志着工艺水平的高低。自20世纪70年代以来,IC的特征尺寸几乎每4年缩小一半。RAM、DRAM和MPU的集成度每年分别递增50%和35%,每3年就推出新一代DRAM。但集成度增长的速度快,特征尺寸缩小得慢,这样,又使IC在集成度提高的同时,单个芯片的面积也不断增大,大约每年增大13%。同时,随着IC集成度的提高和功能的不断增加,IC的I/O数也随之提高,相应的微电子封装的I/0引脚数也随之增加。例如,一个集成50万个门阵列的IC芯片,就需要一个700个.I/O引脚的微电子封装。这样高的I/0引脚数,要把IC芯片封装并引出来,若沿用大引脚节距且双边引出的微电子封装(如2.54 mmDIP),显然壳体大而重,安装面积不允许。从事微电子封装的专家必然要改进封装结构,如将双边引出改为四边引出,这就是后来的I,CCC、PL,CC和OFP,其I/O引脚节距也缩小到0.4 mm,甚至0.3mm,,随着IC的集成度和I/O数进一步增加,再继续缩小节距,这种QFP在工艺上已难以实施,或者组装焊接的成品率很低(如0.3mm的QFP组装焊接失效率竟高达6%e)。于是,封装的引脚由四边引出发展成为面阵引出,这样,与OFP同样的尺寸,节距即使为1mm,也能满足封装具有更多I/O数的IC的要求,这就是正在高速发展着的先进的BGA封装。
裸芯片技术有两种主要形式:一种是COB技术,另一种是倒装片技术(Flip chip)。
用COB技术封装的裸芯片是芯片主体和I/O端子在晶体上方,在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB上,凝固后,用 Bonder 机将金属丝(Al或Au)在超声、热压的作用下,分别连接在芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上,测试合格后,再封上树脂胶。 与其它封装技术相比,COB技术有以下优点:价格低廉;节约空间;工艺成熟。COB技术也存在不足,即需要另配焊接机及封装机,有时速度跟不上;PCB贴片对环境要求更为严格;无法维修等。
Flip chip,又称为倒装片,与COB相比,芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下,由于I/O引出端分布于整个芯片表面,故在封装密度和处理速度上Flip chip已达到顶峰,特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工,故是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。90年代,该技术已在多种行业的电子产品中加以推广,特别是用于便携式的通信设备中。裸芯片技术是当今最先进的微电子封装技术。随着电子产品体积的进一步缩小,裸芯片的应用将会越来越广泛。
1、BGA封装技术
BGA封装技术诞生于20世纪90年代,其中文全称为焊球阵列封装技术,由于已经有了较长的发展历程,因而在目前的应用实践中有着较高的技术成熟度,通过球柱形焊点阵列进行I/O端与基板的封装是其主要的封装原理。相较于其他常见微电子封装技术,BGA封装技术的主要优势在于阵列密度高、组装成品率高。在塑料焊球阵列、陶瓷焊球阵列、金属焊球阵列等多种BGA封装技术中,装芯片焊球阵列封装将是未来BGA技术的主要发展方向。
2、3D封装技术
3D封装技术是伴随着移动互联网的发展而逐渐兴起的,目前主要应用于手持设备的高密度立体式组装之中,是同时满足多个芯片组立体式封装需求的有效途径。在现阶段市面上常见的各种封装技术中,3D封装技术具备的主要技术优势在于功能性丰富、封装密度高、电性能热性能突出。
3、表面封装技术
钎焊技术是目前使用最广的一种微电子表面封装技术,根据具体的衔接需要,将需要衔接的物体表面的电子元件与指定的焊盘进行钎焊,使原件与焊盘之间产生电路功能是钎焊技术的主要封装原理。此种焊接方式下,原件与焊盘的连接是极为可靠的;与此同时,软钎焊技术所使用的钎焊,其内包含的钎剂对于金属表面杂质的去除效果极佳,这对于焊接过程中钎料润滑度的增加是十分有利的,因而,相较于其他微电子封装技术,钎焊技术的封装速度明显更快。