集成电路封装材料的表征 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 布伦德尔，埃文斯，摩尔 著

图书标签:

• 集成电路
• 封装材料
• 表征
• 材料科学
• 电子工程
• 半导体
• 可靠性
• 测试分析
• 微电子
• 器件封装

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560342825

版次：1

商品编码：11402698

包装：平装

丛书名： 材料表征原版系列丛书

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　《集成电路封装材料的表征(英文)》的主要内容包括： 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。

目录

Foreword xi
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
IC PACKAGE RELIABILITY TESTING
MOLD COMPOUND ADHESION AND STRENGTH
MECHANICAL STRESS IN IC PACKAGES
MOISTURE SENSITMTY AND DELAMINATION
THERMAL MANAGEMENT
ELECTRICAL PERFORMANCE OF IC PACKAGES
SOLDERABILITY OF INTEGRATED CIRCUITS
HERMETICITY AND JOINING IN CERAMIC IC PACKAGES
ADVANCED INTERCONNECT TECHNOLOGY
APPENDIX： TECHNIQUE SUMMARIES

前言/序言

《集成电路封装材料的表征》图书简介 一、 引言：微观世界的精密守护者 在日新月异的电子技术浪潮中，集成电路（IC）作为信息时代的基石，其重要性不言而喻。从智能手机的强大处理能力，到服务器集群的庞大数据运算，再到无人驾驶汽车的精准感知决策，无不依赖于集成电路的飞速发展。然而，集成电路的光鲜亮丽背后，是无数微小却至关重要的元件在进行着高效、稳定的信息交换。将这些脆弱的硅片安全地保护起来，并确保其在复杂工作环境下可靠运行，则赋予了“集成电路封装”这一领域无可替代的地位。 集成电路封装，就好比为精密而脆弱的“芯片大脑”量身定制的“保护壳”和“连接桥梁”。它不仅要提供物理保护，抵御外部环境的侵蚀，如湿气、温度波动、机械冲击等，更重要的是，它需要通过精密的互连技术，将芯片内部的数百万甚至数亿个微小触点，与外部世界的电路板建立起可靠、高速的信号传输通道。这一过程的复杂性和重要性，随着集成电路性能的不断提升和应用场景的日益多样化，呈现出前所未有的挑战。 而要实现卓越的封装性能，其核心在于对构成封装的各类材料进行深入、科学的理解与分析——即“集成电路封装材料的表征”。这些材料，小至微量的粘合剂，大至坚固的金属引线，它们的物理、化学、热学、力学及电学特性，直接决定了封装的整体可靠性、使用寿命以及最终的性能表现。一个微小的材料缺陷，一次不精确的性能测量，都可能导致整个集成电路的失效，从而影响到我们日常生活中无数电子设备的正常运转。 因此，对集成电路封装材料进行全面、系统的表征，是保证集成电路产品质量、推动封装技术创新、实现更高性能和更长使用寿命的关键。本书正是致力于深入探讨这一核心议题，为相关领域的研究人员、工程师、技术开发者以及对先进制造工艺感兴趣的读者，提供一个详尽、实用的知识体系。 二、 本书核心内容概览：洞察材料的本质 本书将以严谨的科学态度和丰富的实践经验，系统地阐述集成电路封装材料的种类、功能，以及最重要的——如何对其进行科学、准确的表征。我们将从宏观到微观，从原理到应用，层层深入，力求呈现一个完整、立体的材料表征图景。 第一部分：集成电路封装材料的概览与分类 在正式进入表征技术之前，我们首先需要对构成集成电路封装的各类关键材料有一个清晰的认识。这一部分将详细介绍： 封装基板材料： 例如陶瓷基板、有机印刷电路板（PCB）、以及近年来兴起的先进封装基板（如硅中介层、扇出型封装载板等）。我们将分析它们的结构、成分、导热性、介电性能、机械强度等关键特性，以及它们在不同封装形式中的应用考量。 封装体材料（Encapsulant）： 这是直接包裹芯片的材料，通常是环氧树脂（Epoxy）或有机硅（Silicone）类化合物。我们将深入探讨其固化机理、玻璃化转变温度（Tg）、热膨胀系数（CTE）、吸湿性、耐热性、阻燃性以及对芯片的应力影响。 粘合剂与焊料材料： 用于连接芯片与基板（如引线键合、倒装芯片），以及连接封装体与PCB的材料。我们将重点关注焊料合金的成分、熔点、润湿性、蠕变性能，以及各类粘合剂的附着力、固化特性、导热导电性能。 金属引线与互连材料： 如铜、铝、金线，以及作为互连层（如铜、镍、金）的材料。我们将分析它们的导电率、抗拉强度、延展性、抗氧化性，以及在高温高湿环境下的可靠性。 其他辅助材料： 例如填充材料（fillers）、去湿剂（desiccants）、导热界面材料（TIMs）等，它们在改善封装性能方面起着不可或缺的作用，本书也将对其进行简要介绍。 第二部分：核心表征技术与方法学 这是本书的核心章节，我们将详细介绍用于表征上述各类材料的关键技术与方法。每一种技术都将围绕其原理、设备、样品制备、数据分析及应用场景进行阐述。 热学性能表征： 差示扫描量热法（DSC）： 用于测定材料的玻璃化转变温度、熔点、结晶温度、固化放热等热转变过程，是研究高分子材料固化和热稳定性的重要手段。 热重分析（TGA）： 用于评估材料在升温过程中的质量损失，以确定材料的热分解温度、挥发物含量和热稳定性，对于评估材料在高温下的表现至关重要。 热机械分析（TMA）： 用于测量材料在一定温度和载荷下的尺寸变化，从而确定材料的玻璃化转变温度、热膨胀系数（CTE）以及线膨胀的转折点，这对于理解材料在温度变化下的应力行为至关重要。 动态机械分析（DMA）： 能够测量材料在交变应力下的动态力学性能，如储能模量、损耗模量和tanδ，用于研究材料的粘弹性、玻璃化转变区域以及动态力学松弛行为。 热重-红外联用（TGA-FTIR）/热重-质谱联用（TGA-MS）： 用于分析热失重过程中产生的挥发性气体成分，帮助识别材料的分解产物，揭示分解机理。 力学性能表征： 拉伸/压缩试验： 测量材料在单轴拉伸或压缩载荷下的应力-应变行为，获取材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度、断裂伸长率等基本力学参数。 三点/四点弯曲试验： 用于评估材料的抗弯强度和弯曲模量，特别适用于脆性材料的测试。 硬度测试： 如洛氏硬度、维氏硬度，用于评估材料的表面硬度，反映其抵抗塑性变形的能力。 冲击试验： 如夏比冲击试验、悬臂梁冲击试验，用于评估材料在高速载荷下的韧性，即抵抗断裂的能力。 疲劳试验： 研究材料在循环载荷作用下的寿命和损伤累积过程，对于评估封装组件在长期服役中的可靠性至关重要。 可靠性试验： 如高加速寿命试验（HAST）、热循环试验（TCT）、湿热储存试验（THS）等，这些试验模拟实际工作环境中的严苛条件，通过加速老化来评估材料的长期可靠性和失效模式。 电学性能表征： 介电性能测试： 测量材料的介电常数、介电损耗角正切，以及击穿电压，对于评估材料在信号传输中的损耗和绝缘能力至关重要。 导电性能测试： 测量导电填料填充材料的体积电阻率、表面电阻率，以及焊接互连的接触电阻，是评估导电材料性能的关键。 高频电性能测试： 随着集成电路工作频率的提升，对封装材料在微波和毫米波频段的电磁特性（如S参数、插入损耗、回波损耗）的表征也日益重要。 微观结构与形貌表征： 扫描电子显微镜（SEM）： 提供材料表面形貌的高分辨率图像，揭示微观结构、裂纹、孔隙等缺陷。 透射电子显微镜（TEM）： 用于观察材料内部的原子结构、晶体结构和纳米尺度的微观形貌。 X射线衍射（XRD）： 分析材料的晶体结构、晶粒尺寸、结晶度等信息，对于理解材料的机械性能和热稳定性有重要意义。 能谱分析（EDS/EDX）： 与SEM/TEM联用，进行元素成分分析，确定材料的化学组成，识别杂质。 原子力显微镜（AFM）： 测量材料表面的三维形貌和纳米尺度的力学特性，如表面粗糙度、硬度分布等。 化学成分与表面分析： 傅立叶变换红外光谱（FTIR）： 识别材料的化学键和官能团，用于分析有机材料的组成、固化程度和化学变化。 X射线光电子能谱（XPS）： 分析材料表面的元素组成和化学态，是研究表面化学性质、污染和界面反应的重要手段。 俄歇电子能谱（AES）： 类似于XPS，提供高空间分辨率的表面元素成分和化学态信息。 气相色谱-质谱联用（GC-MS）： 用于分析挥发性有机化合物（VOCs）和残留溶剂。 第三部分：材料表征在封装可靠性评估中的应用 本部分将连接材料表征技术与实际的封装可靠性评估。我们将讨论： 失效模式分析： 如何利用上述表征技术，对封装材料在各种应力下的失效模式（如开裂、分层、脱焊、空洞等）进行深入分析，找出失效根源。 材料选择与优化： 基于表征结果，指导封装材料的选择和配方优化，以满足特定应用场景下的性能和可靠性要求。 工艺过程控制： 如何通过对原材料和生产过程中的材料特性进行实时或离线表征，来确保封装过程的稳定性和产品的一致性。 预测性维护与寿命评估： 利用表征数据，结合加速寿命试验结果，建立材料老化模型，预测封装组件的使用寿命。 三、 本书的价值与读者定位 本书的出版，旨在填补当前集成电路封装材料表征领域在系统性、深度性与实践性方面的空白。我们力求： 提供全面而深入的理论知识： 详细阐述各种表征技术的原理、方法及其在封装材料研究中的应用。 聚焦前沿的材料与技术： 涵盖当前热门的先进封装材料及其相关的表征挑战。 强调实验数据的解释与分析： 不仅介绍如何进行测量，更重要的是如何解读和应用测量数据。 具备高度的实践指导意义： 为工程师和研究人员在实际工作中提供可操作的参考和解决方案。 本书适合以下读者群体： 集成电路封装领域的研发工程师： 能够帮助他们更深入地理解所用材料的特性，优化设计与工艺。 材料科学家与工程师： 为他们提供集成电路封装材料这一特定应用领域的研究方向和表征工具。 可靠性工程师： 帮助他们更有效地进行封装组件的可靠性评估和失效分析。 高等院校相关专业的师生： 作为一本权威的教材或参考书，为教学和科研提供坚实的基础。 对先进半导体制造技术感兴趣的行业人士： 了解集成电路“幕后英雄”的奥秘。 四、 结语：迈向更可靠、更先进的电子未来 集成电路封装材料的表征，看似是微观层面的技术探究，实则关系到整个电子信息产业的健康发展和技术进步。随着摩尔定律的挑战日益严峻，以及物联网、5G/6G、人工智能等新兴技术的蓬勃发展，对集成电路的性能、功耗、可靠性和尺寸的要求都在不断提升。这一切的实现，都离不开对封装材料更加精细、更加深入的理解与控制。 本书希望成为集成电路封装材料研究领域的一盏明灯，指引着我们在材料科学的海洋中，寻找到通往更可靠、更先进电子未来的航向。我们相信，通过对材料本质的深刻洞察，以及对表征技术的精湛运用，定能推动集成电路封装技术的不断突破，为人类社会的信息化、智能化进程贡献更大的力量。

评分☆☆☆☆☆

从一个消费者的角度来看，我们永远看不到芯片内部的模样，只看到最终的产品。然而，我一直觉得，支撑着我们日常使用的智能手机、电脑、汽车等各种高科技产品的，是那些极其精密、极其复杂，但又“隐藏”在幕后的集成电路。而封装，就像是给这些“大脑”穿上的外衣，既要保护它，又要让它能够很好地“工作”。因此，我一直对封装材料的“好坏”及其“表征”充满了好奇。我希望这本书能够用一种比较通俗易懂的方式，向我解释，到底什么是“集成电路封装材料”，它有哪些种类？然后，更重要的是，那些“表征”到底是怎么回事？比如，是不是通过一些特殊的“仪器”，就能知道这个封装材料能不能耐高温，会不会容易坏，或者会不会影响手机的信号？我希望书中能够有一些生动的比喻或者图示，让我这个非专业人士也能大致理解这些复杂的科学概念。我不期待它有多么深奥的技术细节，但如果能让我明白，为什么有的手机用了几年就很容易出问题，而有的却能用很久，其中可能就包含了封装材料的差异，并且这些差异是通过科学的“表征”来衡量的，那我一定会觉得这本书非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题——《集成电路封装材料的表征》——实在是太吸引人了！我一直对微电子技术有着浓厚的兴趣，尤其是那些隐藏在精密芯片背后，却又至关重要的封装材料。在我的认知里，封装不仅仅是保护芯片免受物理损伤和环境影响，它更是影响着芯片的电学性能、热管理能力，甚至寿命的关键因素。我一直好奇，那些工程师们是如何“看见”这些微观材料的？他们又是如何衡量它们的优劣，找出最适合特定应用的材料的呢？这本书，我预感，一定能为我揭示这些神秘的面纱。我期待它能深入浅出地介绍各种常用的封装材料，比如环氧树脂、陶瓷、金属合金等等，并详细阐述表征它们性能的方法。我希望书中能包含一些实际案例，展示不同封装材料在不同集成电路应用中的表现，以及为什么选择某种材料会带来如此显著的差异。同时，我对材料的长期稳定性、可靠性以及在高低温、高湿度等极端条件下的表现也非常感兴趣，相信这本书会对这些方面有所涉及。总而言之，我满心期待地认为这本书将是一场关于微观世界材料科学的精彩探索，让我对集成电路有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在电子产品设计领域摸爬滚打多年的工程师，虽然我的主要工作是系统集成和电路设计，但我深知封装材料的优劣直接关系到我设计的产品的最终可靠性和性能。近年来，随着产品的小型化、高性能化趋势愈发明显，对封装材料的要求也越来越苛刻。我总是希望能找到一本能够帮助我快速了解当前主流封装材料的特性，以及它们在不同应用场景下的优势和局限的书籍。《集成电路封装材料的表征》这个标题，让我觉得它很有可能填补我在这方面的知识空白。我期待书中能够详细对比分析不同类型封装材料（如金属、陶瓷、聚合物等）在导热性、导电性、介电常数、机械强度、耐腐蚀性、长期稳定性等方面的差异。更重要的是，我希望这本书能够深入讲解如何通过各种表征手段来量化评估这些性能参数，并给出相应的行业标准或参考值。例如，当我在为一个需要高功率散热的应用选择封装材料时，我能立刻知道哪些表征数据是我最应该关注的，以及如何解读这些数据来做出明智的决策。这本书，我希望能成为我的“秘密武器”，帮助我提升产品设计的水平，设计出更具竞争力的产品。

评分☆☆☆☆☆

对于从事半导体制造工艺研究的科研人员来说，封装材料的可靠性和性能直接关系到芯片的良率和长期稳定性。《集成电路封装材料的表征》这个书名，恰恰点出了我们最为关注的核心问题之一。在实际生产过程中，我们不仅需要选择合适的封装材料，更需要一套科学、有效的方法来对其进行全面的评估和质量控制。我期望这本书能够提供详尽的关于各种先进封装材料（例如，用于先进封装的低介电常数材料、高导热性陶瓷、柔性封装材料等）的表征技术和方法论。这包括但不限于材料的物理化学性质（如密度、硬度、熔点）、热学性质（如热导率、热膨胀系数、玻璃化转变温度）、电学性质（如介电常数、损耗因子、击穿电压）、力学性质（如拉伸强度、断裂韧性）以及环境适应性（如耐湿性、耐热冲击性、抗老化性）等方面的表征方法。我尤其希望书中能深入探讨如何通过这些表征数据来预测材料在不同工作环境下的可靠性，以及如何优化材料配方和工艺参数以提高封装的整体性能。此外，如果书中还能介绍一些新兴的表征技术，或者对现有技术的应用进行创新性阐述，那将是对我们工作的巨大帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚入门的材料学研究生，我对于能够找到一本既理论扎实又贴近实际应用的参考书感到非常渴切。《集成电路封装材料的表征》这个书名，立刻抓住了我的眼球。我目前的研究方向虽然不是直接聚焦于封装材料，但了解其表征方法对于理解整个集成电路的可靠性和性能优化至关重要。我希望这本书能够提供一套系统性的表征技术介绍，比如X射线衍射（XRD）用于晶体结构分析，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）用于微观形貌观察，热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）用于热性能评估，以及各种力学性能测试方法等。更重要的是，我希望书中能够详细解释每种表征技术在评估封装材料特定性能时的作用和意义，比如如何通过热膨胀系数的测量来预测材料在温度变化下的应力，或者如何通过水分吸附测试来评估材料的阻湿性。如果书中还能包含一些对不同表征设备的操作指南和数据解析技巧，那就太完美了。我期待这本书能成为我学习和研究过程中的一个得力助手，帮助我快速掌握必要的知识和技能，为我的科研打下坚实的基础。