集成電路封裝材料的錶徵 9787560342825 哈爾濱工業大學齣版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美布倫德爾，美埃文斯，美摩爾 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 封裝材料
• 錶徵
• 哈爾濱工業大學齣版社
• 材料科學
• 電子工程
• 半導體
• 測試分析
• 可靠性
• 微電子

店铺： 北京文博宏图图书专营店

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560342825

商品编码：29220793986

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

書名：集成電路封裝材料的錶徵

定價：98.00元

作者：(美)布倫德爾,(美)埃文斯,(美)摩爾

齣版社：哈爾濱工業大學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787560342825

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《集成電路封裝材料的錶徵(英文)》的主要內容包括： Foreword；Preface to the Reissue of the Materials Characterization Series xiii；Preface to Series xiv；Preface to the Reissue of Integrated Circuit Packaging Materials xv；Preface xvi；Contributors xix等。

目錄

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作者介紹

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Thomas M. Moore and Robert G. McKennaForeword by Walter H. Schroen， TI FELLOWCharacterization of Integrated Circuit Packaging Materials deals with the systemsof materials that prise IC packages. Chapters in this volume address important characteristics of IC packages. It demonstrates analytical techniquesappropriate for IC package characterization through examples of the measurement of critical performance parameters and the analysis of key technologicalproblems of IC packages. This book discusses issues which affect a varietyof package types， including plastic surface—mount packages， hermetic packages， and advanced designs such as flip—chip， chip—on—board， and multi—chipmodels.

文摘

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序言

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《集成電路封裝材料的錶徵》 引言 在日新月異的微電子技術領域，集成電路（IC）的性能、可靠性和壽命在很大程度上取決於其封裝。封裝不僅是保護脆弱芯片免受物理損傷、化學腐蝕和環境因素影響的關鍵屏障，更是實現芯片與外部電路連接、散熱以及傳遞信號的重要橋梁。而構成封裝的各種材料，其性能的優劣和特性的精準把控，則直接決定瞭整個封裝係統的質量。 本書《集成電路封裝材料的錶徵》深入剖析瞭當前集成電路封裝領域中最具代錶性和應用前景的各類材料，並著重闡述瞭如何運用一係列科學嚴謹的錶徵技術，對其關鍵物理、化學、熱學、力學以及電學性能進行全麵、準確的評價。通過對這些材料特性的深入理解和量化分析，讀者將能夠為新一代高性能、高可靠性集成電路的封裝材料選擇、設計和優化提供堅實的理論基礎和實踐指導。 第一章：集成電路封裝概述與材料的重要性 本章首先迴顧瞭集成電路封裝技術的發展曆程，從早期的DIP、SOP到現代的BGA、WLCSP、SiP等，係統梳理瞭不同封裝形式所麵臨的技術挑戰與發展趨勢。在此基礎上，重點強調瞭封裝材料在整個封裝係統中的核心地位。封裝材料的性能直接影響著芯片的工作溫度、電信號的傳輸質量、機械應力的分布、可靠性以及最終産品的成本。任何一種材料性能的不足，都可能成為製約集成電路性能和可靠性的瓶頸。 封裝的作用與要求： 詳細闡述瞭封裝的五大基本功能：保護、互連、散熱、絕緣、應力緩衝。同時，分析瞭現代集成電路對封裝材料提齣的更高要求，例如：高導熱性、低熱膨脹係數、良好的電絕緣性能、優異的機械強度、耐高溫和耐濕性、低成本以及環境友好性等。 封裝材料的分類： 依據其在封裝結構中的不同功能和應用，將封裝材料劃分為金屬材料（如引綫框架、鍵閤絲）、聚閤物材料（如環氧塑封料、底部填充膠、有機襯闆）、陶瓷材料、半導體材料（如矽基襯底）以及其他輔助材料（如導電膠、焊料等）。 材料選擇的挑戰： 探討瞭在集成電路小型化、高性能化、高密度化以及復雜化背景下，選擇閤適的封裝材料所麵臨的多方麵挑戰，包括材料兼容性、可靠性驗證、成本控製以及工藝適應性等。 第二章：集成電路封裝金屬材料的錶徵 金屬材料在集成電路封裝中扮演著至關重要的角色，尤其是在引綫框架、鍵閤絲、導電通路以及散熱組件等方麵。本章聚焦於這些關鍵金屬材料的特性錶徵。 引綫框架材料： 材料種類與性能要求： 重點介紹常用的引綫框架材料，如銅閤金（磷青銅、黃銅）、Kovar閤金、鋁閤金等。分析其對機械強度（拉伸強度、屈服強度）、彈性模量、導電導熱性、耐腐蝕性、焊接性以及熱膨脹係數的差異化需求。 錶徵技術： 詳述用於錶徵引綫框架材料力學性能的拉伸試驗、硬度測試、疲勞試驗；用於分析其成分和微觀結構的掃描電子顯微鏡（SEM）和X射綫衍射（XRD）；以及用於評估其導電導熱性能的四點探針法、熱電偶法等。 鍵閤絲材料： 材料種類與性能要求： 重點介紹金（Au）絲、銅（Cu）絲、鋁（Al）絲等鍵閤絲材料。分析其對拉伸強度、延展性、斷裂伸長率、球頭成形性、焊接性（超聲鍵閤、熱壓鍵閤）以及化學穩定性的要求。 錶徵技術： 介紹微拉伸試驗、微硬度測試、金相顯微鏡觀察、SEM觀察鍵閤點形貌；以及用於分析其純度和雜質含量的能量色散X射綫光譜（EDX）和ICP-MS。 焊料與導電連接材料： 材料種類與性能要求： 概述焊料閤金（Sn-Pb, Sn-Ag-Cu等）、導電銀漿、導電膠等。分析其熔點、潤濕性、流動性、抗拉強度、剪切強度、疲勞壽命以及導電率。 錶徵技術： 介紹差示掃描量熱法（DSC）用於測定熔點和固化特性；潤濕性測試；掃描聲學顯微鏡（SAM）用於無損檢測焊點內部缺陷；以及四點探針法測定導電率。 第三章：集成電路封裝聚閤物材料的錶徵 聚閤物材料因其優良的加工性能、絕緣性、成本效益和一定的力學性能，在集成電路封裝中占據著主導地位，尤其是在塑封料、底部填充膠、有機襯闆等方麵。本章深入探討瞭聚閤物材料的錶徵。 環氧塑封料（EMC）： 材料組成與功能： 介紹EMC的主要組成成分（環氧樹脂、固化劑、填料、阻燃劑、增韌劑等）及其各自的作用。分析EMC對流動性、固化速度、力學強度、熱穩定性、吸濕性、玻璃化轉變溫度（Tg）以及應力釋放性能的要求。 錶徵技術： 詳述流變儀用於錶徵其黏度和固化動力學；DSC和熱重分析（TGA）用於測定Tg、固化度、熱分解溫度；動態機械分析（DMA）用於評估楊氏模量、損耗因子隨溫度和頻率的變化；萬能試驗機（UTM）用於測定抗拉強度、彎麯強度、斷裂韌性；吸濕率測試；以及SEM觀察斷口形貌。 底部填充膠（Underfill）： 功能與性能要求： 解釋底部填充膠在BGA、CSP等封裝中的關鍵作用，即增強焊點可靠性、改善應力分布、提高導熱性。分析其對低黏度、快速固化、高Tg、低熱膨脹係數、高填充量以及良好的力學性能（如韌性）的要求。 錶徵技術： 介紹與EMC類似的錶徵方法，如流變儀、DSC、TGA、DMA、UTM。特彆關注其界麵附著力測試以及在濕熱環境下可靠性測試（如TC, TCT）。 有機襯闆材料（如BT、ABF）： 材料特性與應用： 介紹常用的有機襯闆材料，如BT樹脂、ABF（Ajinomoto Build-up Film）等。分析其對介電常數、介電損耗、熱膨脹係數、耐熱性、尺寸穩定性以及銅箔附著力的要求。 錶徵技術： 介電譜儀用於測量介電常數和介電損耗；熱機械分析（TMA）用於測定熱膨脹係數；TGA和DSC用於評估熱穩定性；以及層間剪切強度（ILSS）測試。 第四章：集成電路封裝陶瓷材料與半導體材料的錶徵 盡管聚閤物材料應用廣泛，但在極端工作環境或對熱管理、電磁屏蔽有特殊要求的場閤，陶瓷和半導體材料依然是不可替代的選擇。 陶瓷封裝材料： 材料種類與優勢： 介紹氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氧化鈹（BeO）等陶瓷材料。分析其高強度、優異的耐高溫性、低熱膨脹係數（與矽襯底匹配）、良好的絕緣性以及優異的導熱性。 錶徵技術： X射綫衍射（XRD）用於分析晶體結構和相組成；SEM和透射電子顯微鏡（TEM）用於觀察微觀形貌和晶界；密度計或阿基米德法用於測定密度；熱導儀或激光導熱儀用於測量導熱係數；以及高低溫循環試驗、三綜閤試驗等可靠性評估。 半導體材料（如矽襯底）： 在封裝中的角色： 闡述矽襯底作為襯闆、基底在先進封裝（如3D封裝、TSV技術）中的應用。 錶徵技術： 重點關注矽片錶麵的形貌（AFM）、缺陷（TEM）、摻雜濃度（四點探針、霍爾效應測試）、以及導電性能的錶徵。 第五章：集成電路封裝材料的可靠性錶徵 封裝材料的性能不僅體現在其初始狀態，更重要的是其在長期服役過程中能否保持穩定。可靠性錶徵是評估封裝材料是否滿足應用要求的關鍵環節。 熱應力與機械應力： 應力來源與影響： 詳細分析由於材料熱膨脹係數不匹配、溫度變化、外力作用等産生的熱應力和機械應力。這些應力可能導緻分層、開裂、焊點疲勞等失效模式。 錶徵方法： 有限元分析（FEA）進行仿真預測；應變片測試；掃描聲學顯微鏡（SAM）和X射綫成像（X-ray）用於檢測內部缺陷和分層；以及力學性能隨溫度和循環次數的變化測試。 濕熱與溫度循環： 失效機製： 探討材料在潮濕和溫度循環作用下可能發生的吸濕膨脹、水解、腐蝕、界麵脫粘等失效。 可靠性測試： 詳細介紹高溫高濕存儲試驗（HAST）、潮濕存儲試驗（MS）、無鉛迴流焊前後測試（TCT）等標準測試方法，以及對應的失效分析手段。 電化學可靠性： 腐蝕與遷移： 分析金屬互連在電場和腐蝕性環境下可能發生的電遷移（Electromigration）、電化學腐蝕等問題。 錶徵方法： 專門的電遷移測試設備；鹽霧試驗；以及 SEM、EDS等失效分析手段。 第六章：先進封裝材料的錶徵前沿與發展趨勢 隨著集成電路技術的飛速發展，對封裝材料提齣瞭前所未有的挑戰，同時也催生瞭許多新的材料和錶徵技術。 3D集成與異質集成： 探討3D封裝、TSV（矽通孔）技術對材料（如TSV填充材料、介電層材料）提齣的新要求，以及異質集成中不同材料界麵兼容性的錶徵。 高導熱與熱管理材料： 介紹新型高導熱封裝材料（如高導熱陶瓷、金屬基復閤材料）及其高效的導熱性能錶徵。 柔性與可穿戴電子封裝： 探討柔性封裝材料（如聚酰亞胺）的力學性能、彎麯疲勞以及長期可靠性的錶徵。 錶徵技術的新進展： 展望納米材料錶徵、原位錶徵、多尺度錶徵等前沿技術在封裝材料領域的應用。 結論 《集成電路封裝材料的錶徵》一書，旨在為從事集成電路封裝材料研發、設計、製造和可靠性評估的科研人員、工程師以及相關專業的學生提供一本係統、全麵、深入的參考指南。通過對各種封裝材料的特性及其錶徵技術的詳盡闡述，本書期望能幫助讀者更好地理解材料與封裝性能之間的內在聯係，從而推動集成電路封裝技術的持續創新與發展，為構建更小、更快、更強、更可靠的未來電子器件奠定堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

這本《集成電路封裝材料的錶徵》我看瞭好幾遍瞭，每次都能發現新的東西。首先，從整體結構上看，它非常紮實，從最基礎的材料科學原理，到各種錶徵技術的具體應用，再到一些前沿的封裝材料發展趨勢，都講得非常透徹。我尤其喜歡它在介紹各種錶徵技術時，不僅講解瞭原理，還結閤瞭大量的實際案例，比如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射綫衍射（XRD）、差示掃描量熱法（DSC）等等，書中對這些技術的優缺點、適用範圍以及如何解讀數據都做瞭詳盡的分析。這一點對於我們這些做研發的工程師來說，簡直是福音，能夠幫助我們少走很多彎路。而且，書中還涉及到瞭許多先進的錶徵方法，例如聚焦離子束（FIB）在微觀結構製備和失效分析中的應用，以及原子探針斷層掃描（APT）在材料成分和分布分析方麵的突破性進展。這些內容對於我們理解高性能集成電路封裝材料的微觀形貌、相結構、成分分布以及熱力學性質至關重要，也為我們優化工藝和解決實際問題提供瞭重要的理論指導和技術支撐。此外，書中還深入探討瞭不同封裝材料（如環氧樹脂、陶瓷、金屬等）在可靠性測試中的錶現，以及如何通過錶徵技術來預測和評估材料的長期穩定性，這對於保障電子産品的質量和延長使用壽命具有不可估量的價值。

评分☆☆☆☆☆

說實話，剛拿到這本書的時候，我其實有點擔心內容會過於枯燥，畢竟是關於材料錶徵的專業書籍。但讀瞭之後，完全打消瞭我的疑慮。作者巧妙地將理論與實踐相結閤，使得原本晦澀的理論知識變得生動有趣。比如，在講述材料的力學性能測試時，書中不僅介紹瞭拉伸、壓縮、彎麯等基本力學試驗，還詳細講解瞭如何通過納米壓痕技術來錶徵材料的硬度和彈性模量，以及如何利用三點彎麯試驗來評估材料的斷裂韌性。書中還通過大量的實驗數據和圖譜，直觀地展示瞭不同封裝材料在受力時的應力-應變關係，以及它們對外界衝擊的承受能力。這一點對於我們進行材料選型和結構設計至關重要，能夠幫助我們避免設計齣容易發生力學失效的封裝結構。此外，書中對材料的熱穩定性錶徵也做瞭深入的探討，比如如何利用熱重分析（TGA）來研究材料的分解溫度和失重規律，以及如何通過熱膨脹儀來測量材料在不同溫度下的尺寸變化。這些信息對於我們評估材料在高溫工作環境下的可靠性提供瞭重要依據。總而言之，這本書內容詳實，講解深入，理論與實踐並重，是一本非常值得收藏和反復研讀的參考書。

评分☆☆☆☆☆

這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師在循循善誘。作者在講解過程中，經常會穿插一些行業內的經典案例和發展曆史，這讓我對集成電路封裝材料的研究曆程有瞭更深刻的認識。例如，在介紹各種封裝材料的可靠性時，書中引用瞭許多早期電子産品失效的案例，並分析瞭失效原因與封裝材料性能之間的關聯。這讓我更加直觀地理解瞭材料錶徵的重要性，也認識到一個微小的材料性能偏差，可能就會導緻整個産品的性能下降甚至失效。書中對失效分析的論述尤其細緻，它不僅僅列齣失效模式，更重要的是詳細闡述瞭如何運用各種錶徵技術來診斷失效根源，例如如何利用SEM/EDX分析材料的形貌和成分，如何利用XPS分析失效錶麵的化學狀態，以及如何利用CT（計算機斷層掃描）來無損地檢測內部結構缺陷。這些內容對於我們進行産品質量控製和售後服務工作具有極高的參考價值。而且，書中還對未來封裝技術的發展趨勢進行瞭展望，比如對三維集成電路、柔性電子器件等新興領域中封裝材料的需求和挑戰進行瞭探討，這讓我對行業的發展方嚮有瞭更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗堪稱一流，作者在遣詞造句方麵非常有功底，能夠將非常專業、復雜的科學概念用清晰易懂的方式呈現齣來。我印象最深的是關於熱機械性能錶徵的部分，書中對熱膨脹係數（CTE）、玻璃化轉變溫度（Tg）等關鍵參數的測量方法和影響因素進行瞭深入的剖析。它不僅僅是羅列數據，而是會詳細解釋為什麼不同的材料會有不同的熱膨脹係數，以及這種差異會對封裝結構的應力分布産生怎樣的影響，進而可能導緻器件失效。書中還通過大量的圖示和錶格，生動地展示瞭各種材料在不同溫度下的形變情況，以及如何通過動態機械分析（DMA）等手段來精確測量其力學響應。這種深入淺齣的講解方式，讓我能夠深刻理解這些看似抽象的物理量背後的物理意義，以及它們在實際封裝設計中的重要性。更讓我驚喜的是，書中還探討瞭不同環境因素（如濕度、溫度循環、機械振動等）對封裝材料性能的影響，並提供瞭相應的錶徵手段來評估材料的耐候性和抗衝擊性。這對於我們在惡劣環境下工作的電子設備設計尤其有指導意義。總而言之，這本書在知識的傳遞和理解的深度上，都做得非常齣色，讓我在閱讀中充滿瞭收獲感。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書最大的感受就是它的前瞻性和實用性兼備。作者在介紹集成電路封裝材料的錶徵技術時，並沒有局限於傳統的、已經非常成熟的方法，而是大膽地引入瞭許多新興的、具有巨大潛力的錶徵手段。例如，在材料界麵分析方麵，書中詳細介紹瞭掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）在原子尺度上的錶麵形貌和電子結構錶徵能力，以及如何利用這些技術來研究金屬-半導體界麵、介電層-半導體界麵等關鍵區域的微觀特性。此外，對於有機封裝材料，書中還重點介紹瞭拉曼光譜（Raman Spectroscopy）和傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）在化學結構、分子振動和結晶度分析中的應用，這些技術能夠幫助我們瞭解材料的化學鍵閤狀態、官能團組成以及分子鏈的排列方式，對於優化聚閤物材料的性能至關重要。書中還對一些更高級的錶徵技術，如X射綫光電子能譜（XPS）和俄歇電子能譜（AES）在錶麵化學成分和氧化態分析方麵的應用進行瞭詳盡的闡述，這些技術對於理解材料錶麵腐蝕、沾汙以及界麵反應的機理提供瞭強有力的工具。這些先進的技術和應用案例，極大地拓寬瞭我的視野，也為我未來的研究工作提供瞭新的思路和方嚮，讓我能夠站在技術的前沿。