本书系统阐述了电子封装的科学原理、设计方法、关键材料与制造工艺,围绕理论基础、工程实现与前沿技术三大维度展开。内容涵盖微系统集成、电气结构与热管理设计、热机械可靠性分析、材料体系与封装结构,以及具体的封装技术,兼顾基本原理与工程实践,配有公式、习题及发展趋势分析。
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前言
第1章 微电子系统封装概论 1
1.1 微电子系统的核心支撑技术 1
1.1.1 微电子技术 1
1.1.2 射频及无线通信技术 4
1.1.3 光电子技术 6
1.1.4 微机电系统 9
1.1.5 量子器件 11
1.2 微电子器件及摩尔定律 13
1.2.1 微电子器件及其结构特征 13
1.2.2 摩尔定律 17
1.3 电子封装技术 18
1.3.1 电子封装概念 18
1.3.2 电子封装基本结构 20
1.3.3 电子封装核心技术 21
1.3.4 电子封装技术的重要性 22
1.4 电子封装技术发展及未来趋势 23
1.4.1 电子封装技术发展的时代特点 23
1.4.2 电子封装摩尔定律 28
1.4.3 电子封装技术未来发展趋势 30
课后习题 33
参考文献 33
第2章 电子器件及封装结构 34
2.1 无源器件及其作用 34
2.2 无源器件基础 37
2.2.1 电容器 37
2.2.2 电感器 44
2.2.3 电阻器 49
2.3 无源器件应用技术 54
2.3.1 离散无源器件 54
2.3.2 集成无源器件 55
2.3.3 嵌入式无源器件 56
2.4 无源和有源器件封装模块 58
2.4.1 射频模块 58
2.4.2 电源模块 60
2.4.3 电压调节器电源模块 64
课后习题 66
参考文献 66
第3章 电气结构设计 67
3.1 封装模块的电气结构 67
3.1.1 封装模块的电气结构设计基本概念 68
3.1.2 封装模块的电气结构设计术语及符号 72
3.2 信号分配 74
3.2.1 器件及其互连结构 74
3.2.2 基尔霍夫定律与传输时延 77
3.2.3 互连结构的传输线特性 79
3.2.4 特征阻抗 81
3.2.5 典型封装互连传输线结构 83
3.2.6 输电线路损耗 85
3.2.7 串扰 87
3.3 功率分配 89
3.3.1 电源噪声 90
3.3.2 电感效应 92
3.3.3 等效电感 93
3.3.4 封装结构对电感的影响 94
3.3.5 去耦电容器 96
3.4 电磁干扰 99
课后习题 102
参考文献 103
第4章 热管理技术基础 104
4.1 电子系统的散热 104
4.1.1 热传导 106
4.1.2 热对流 108
4.1.3 热辐射 110
4.1.4 热阻及热阻网络 111
4.2 芯片级热管理技术 113
4.2.1 热界面材料 113
4.2.2 散热器 117
4.2.3 热通孔 120
4.3 模块级热管理技术 121
4.3.1 散热翅片 122
4.3.2 热管和均热板 124
4.3.3 闭环液体冷却 128
4.3.4 冷板 129
4.3.5 浸没冷却 132
4.3.6 射流冲击冷却 132
4.3.7 喷雾冷却 133
4.4 系统级热管理技术 134
4.4.1 风冷系统 135
4.4.2 混合冷却系统 138
4.4.3 浸没式冷却 138
4.5 电动汽车电力与冷却技术 139
课后习题 140
参考文献 141
第5章 热机械可靠性 142
5.1 电子系统故障及其机制 142
5.1.1 热机械可靠性基本原理 144
5.1.2 热机械建模 146
5.2 热机械诱发故障的类型和可靠性设计指南 149
5.2.1 疲劳失效 150
5.2.2 脆性断裂 154
5.2.3 蠕变变形 156
5.2.4 界面分层 157
5.2.5 塑性变形 159
5.2.6 翘曲 160
课后习题 163
参考文献 163
第6章 电子封装材料及封装结构 165
6.1 封装结构及其材料 165
6.2 基板材料及布线结构 169
6.2.1 核心材料与电介质 170
6.2.2 基板材料性能 173
6.2.3 电介质与金属导线的布线层 177
6.3 互连结构与材料 179
6.3.1 互连材料 180
6.3.2 互连特性 183
6.3.3 底部填充材料 184
6.4 无源器件材料 187
6.4.1 电容器材料 188
6.4.2 电感器材料 192
6.4.3 电阻器材料 196
6.5 热管理材料 198
6.5.1 热管理材料种类 199
6.5.2 热管理材料性能 202
课后习题 205
参考文献 206
第7章 嵌入式及扇出型封装结构 207
7.1 嵌入式及扇出型封装 208
7.2 扇出型晶圆级封装结构 209
7.2.1 扇出型晶圆级封装基本工艺 209
7.2.2 扇出型晶圆级封装结构特性 211
7.3 扇出型晶圆级封装技术 212
7.3.1 扇出型晶圆级封装种类 212
7.3.2 材料及工艺 216
7.3.3 封装工艺方法 223
7.3.4 技术挑战 226
7.3.5 扇出型晶圆级封装的应用 226
7.4 面板级封装 229
7.4.1 面板级封装结构及基本概念 229
7.4.2 面板级封装工艺 230
7.4.3 面板级封装应用 231
课后习题 238
参考文献 238
第8章 芯片三维封装技术 239
8.1 基于硅通孔的三维封装结构 239
8.1.1 三维封装电路基础 239
8.1.2 三维封装的特点 243
8.2 三维封装技术 244
8.2.1 硅通孔技术 244
8.2.2 超薄集成电路 251
8.2.3 后端互连层重分布线 252
8.2.4 三维堆叠内的芯片间互连 255
8.2.5 三维芯片堆叠封装技术 258
8.2.6 底部填充材料 263
课后习题 264
参考文献 264