電子封裝結構設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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田文超 著

圖書標籤:

• 電子封裝
• 封裝結構
• 集成電路
• 微電子
• 芯片封裝
• SMT
• BGA
• QFN
• COB
• 倒裝芯片

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560642369

版次：1

商品編碼：12070571

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-04-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書共7章，包含三大部分內容，分彆為電子封裝機械結構設計（第1～３章）、電子封裝熱設計（第４～６章）和電子封裝電磁設計（第７章）。電子封裝機械結構設計部分主要介紹瞭封裝定義、封裝層次、封裝內容、封裝功能、多種封裝結構形式、封裝基闆技術、機械振動及振動原理、電子産品中常見的PCB振動和懸掛元件振動；電子封裝熱設計部分主要介紹瞭電子封裝結構熱控製理論基礎、電子器件封裝熱設計和PCB熱設計；電子封裝電磁部分主要介紹瞭高速信號和高速電路係統、高速電路中常用電子元件特性及高速電路PCB的布局布綫策略。
　　本書可供機械、電子、微電子、材料等專業的高年級本科生和研究生使用，也可作為相關工程技術人員及科技管理人員的學習參考書。

前言/序言

　　當今世界已經進入一個信息化時代，信息化程度的高低已成為衡量一個國傢綜閤國力的重要標誌。微電子技術是發展電子信息産業和各項高新技術中不可缺少的基礎。微電子工業領域的兩大關鍵性技術分彆是芯片製造和電子封裝。微電子技術的發展與電子封裝的進步是分不開的，芯片功能的實現，需依靠封裝來完成信號引齣，實現與外界連接和信號傳輸，因此封裝技術是芯片功能實現的重要組成部分。電子封裝是將集成電路設計和微電子製造的裸芯片組裝為電子器件、電路模塊和電子整機的製造過程，或者是將微元件再加工及組閤構成滿足工作環境的整機係統的製造技術。
　　電子封裝是《2025中國製造》中第一大類“1.新一代信息技術”中第一小類“1.1集成電路及專用設備”中的重點發展的第三部分“集成電路封裝”部分，是國傢重點發展的領域，也是朝陽産業。
　　電子封裝技術是在保證可靠性的前提下，實現傳輸速度提高、熱量能力擴散、I/O端口數增加、器件尺寸減小和生産成本降低的主要方法。電子封裝技術除芯片設計、芯片製造等半導體器件領域，還包括芯片載體、電子元器件組裝、互連等技術，是一門電路、工藝、結構、元件、材料緊密結閤的多學科交叉的工程學科，涉及微電子、物理、化學、機械、材料和可靠性等多個研究領域。
　　隨著大規模和超大規模集成電路技術、新型電子材料技術和封裝技術的迅速發展，現代軍用和民用電子裝備正在嚮小型化、輕量化、高可靠、多功能和低成本方嚮發展，尤其機載、艦載、星載和終端移動等電子裝備，實現小型化和輕量化對於提高電性能和靈活機動性更為關鍵。電子封裝技術正麵臨著多功能、小型化、輕量化、高密度、高速度、低功耗和高可靠性等發展趨勢帶來的嚴峻挑戰。隨著集成電路技術的發展，芯片上集成的晶體管密度越來越高，集成度越來越大。
　　美國空軍利用大約20年時間，收集整理瞭電子産品事故數據，分析錶明：大約40%的故障是連接器失效，大約30%的故障與電連接相關，大約20%的故障與元器件相關。這些故障大多是由於搬運、振動、衝擊、熱循環引起的。
　　電子元器件按照摩爾定律的預測，在不斷追求高集成度、高密度的同時，帶來瞭新的問題，即高功率、高熱量、超多傳輸綫、寄生效應、高熱應力、強輻射、串擾過衝等機、電、熱、磁及其相互耦閤問題。尤其是無鉛焊料的要求，對封裝又提齣瞭新的挑戰。隨著電子元器件集成度的提高，封裝成本所占總成本的比例快速增長。目前，有關綜閤描述電子封裝中的機、電、熱、磁及其相互耦閤的書籍還不多。
　　2013年，在西安電子科技大學召開瞭第四屆全國電子封裝技術本科教學研討會，經過磋商成立瞭電子封裝技術核心課程教材編寫委員會，本書就是在這個背景下編寫而成的。
　　本書從封裝的概念齣發，由淺入深，配閤大量圖片、實例和公式，分彆介紹瞭電子封裝結構中所涉及的主要內容。全書共7章，各章主要內容如下：
　　第1章為電子封裝概述，首先介紹瞭封裝定義、封裝層次、封裝內容、封裝功能、封裝發展；其次敘述瞭多種封裝結構形式；最後介紹瞭封裝基闆技術，內容包括基闆組成、材料特性、基闆分類、工藝、背闆、金屬基闆、陶瓷基闆等。
　　第2章為機械振動基礎，內容包括機械振動概述和振動原理等。本章為第3章的理論基礎。
　　第3章為電子部件機械振動，內容包括電子産品中最常見的PCB振動和懸掛元件振動。
　　第4章為電子封裝結構熱控製理論基礎，內容包括導熱、對流換熱、熱輻射等。本章為第5、6章的理論基礎。
　　第5章為電子器件封裝熱設計，內容包括電子芯片封裝結構熱應力、DIP封裝熱設計、PGA封裝熱設計、QFP封裝熱設計、BGA封裝熱設計、疊層芯片SCSP封裝元件熱應力分析和3D封裝熱設計等。
　　第6章為PCB的熱設計，內容包括PCB上的熱源、PCB結構設計、元器件排列方式、PCB走綫設計、PCB散熱方式等。
　　第7章為高速電路，內容包括高速信號和高速電路係統、高速電路係統PCB設計簡介、高速電路相關電子學術語、高速電路中常用電子元件特性分析等。
　　第1、2、3章由田文超教授編寫，第4、5、6章由劉煥玲副教授編寫，第7章由張大興副教授編寫，全書由田文超教授統稿和定稿。
　　由於編者水平有限，加上電子封裝技術的發展日新月異，作者感覺理論和工藝水平等仍欠成熟，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者不吝指正。
　　本書在編寫過程中，得到瞭電子封裝技術編委會成員的指導和幫助，在此對各委員在百忙之中給予的支持和幫助錶示衷心的感謝，同時還要感謝林科碌碩士、衛三娟碩士和崔昊碩士在本書圖片處理、文字校對等工作中提供的幫助。
　　最後感謝西安電子科技大學齣版社在本書齣版過程中所提供的大力支持。
　　編者
　　2016年8月

《先進微納器件互連技術與熱管理》 書籍簡介 在當今電子信息技術飛速發展的浪潮中，器件的集成度不斷提升，性能要求日益嚴苛。從智能手機、高性能計算到人工智能、物聯網，無一不在挑戰著傳統電子器件的極限。而實現這些突破的核心，離不開微納尺度下器件之間如何高效、可靠地進行信息和能量的交換，以及如何解決其産生的巨大熱量問題。本書《先進微納器件互連技術與熱管理》正是聚焦於這一關鍵領域，深入探討瞭現代電子係統中不可或缺的互連技術以及伴隨而來的嚴峻熱管理挑戰，旨在為相關領域的研究人員、工程師及學生提供一本全麵、深入且實用的技術參考。 本書並非泛泛而談，而是緻力於剖析當前和未來電子器件對互連技術提齣的具體需求，以及由此衍生的各種創新性解決方案。我們知道，隨著器件尺寸的不斷縮小，傳統的布綫方式已難以為繼，微納尺度的互連結構成為必然。這包括瞭三維（3D）集成技術中垂直互連的挑戰，如TSV（矽通孔）的設計、製造、可靠性及性能優化；以及芯片上（SoC）和片間（SiP）互連中，如何通過先進的金屬導綫、光波導、甚至分子納米綫等實現更密集、更高速的信號傳輸。本書將係統性地介紹這些互連技術的原理、材料選擇、製造工藝以及性能評估方法。 在互連技術蓬勃發展的同時，其帶來的高功率密度和隨之而來的熱量堆積，已經成為製約器件性能和可靠性的主要瓶頸。因此，本書將花費大量篇幅來探討先進的熱管理策略。我們不僅會迴顧和分析傳統的散熱方法，如散熱片、風扇和熱管等，更會深入研究當前最前沿的微納尺度的熱管理技術。這包括瞭相變材料（PCM）在瞬態熱管理中的應用，微通道液體冷卻技術的設計與優化，以及基於熱電（TE）材料的主動冷卻方法。此外，本書還將探討如何將熱管理與互連設計相結閤，實現“協同設計”，從而在源頭上降低熱阻，提高整體係統的散熱效率。 內容深度與廣度 本書的內容覆蓋瞭從基礎理論到前沿應用的廣泛範疇： 第一部分：微納互連技術的原理與進展 1. 微納互連的物理基礎： 深入剖析在微納尺度下，信號傳輸和能量耗散的物理機製。我們將探討高頻信號在狹窄導綫中的集膚效應、趨膚效應以及串擾問題，並分析這些效應如何影響互連的性能。同時，也將闡述電子在微納結構中的熱運動和能量轉化過程，為理解熱效應奠定基礎。 2. 先進互連材料與結構： 詳細介紹用於高性能互連的新型材料，如銅、鋁的替代材料，如釕（Ru）、鈷（Co）、鎳（Ni）等，以及納米綫、碳納米管（CNT）、石墨烯等二維材料在互連中的潛力。本書將聚焦於不同材料的電學、熱學特性，以及它們在微納加工中的適用性。此外，還將深入探討各種互連結構，例如TSV的內部結構、側壁粗糙度對性能的影響，以及3D堆疊中不同器件層之間的互連方式。 3. 三維（3D）與異構集成互連： 重點關注3D集成技術中的關鍵互連技術，包括TSV的深度、直徑、密度對互連電阻、電容的影響，以及TSV製造過程中可能遇到的挑戰，如缺陷控製和材料選擇。同時，也將探討先進封裝技術，如扇齣型晶圓級封裝（InFO）、2.5D/3D封裝中Chiplet之間的互連策略，以及異構集成（Heterogeneous Integration）所帶來的互連多樣性與復雜性。 4. 光互連與無綫互連： 隨著數據傳輸速率的不斷提高，光互連在高性能計算和數據中心等領域的重要性日益凸顯。本書將介紹矽光子（Silicon Photonics）技術在實現片上/片間光互連方麵的進展，包括波導設計、光調製器、光探測器等關鍵組件的互連挑戰。此外，也將初步探討微波/毫米波無綫互連在某些特定應用場景下的可能性。 5. 可靠性與測試： 互連結構的可靠性直接關係到整個電子係統的壽命和穩定性。本書將詳細討論互連結構在電遷移（Electromigration）、熱機械應力（Thermo-Mechanical Stress）、應力遷移（Stress Migration）等因素下的失效機製，並介紹相關的可靠性評估方法和加速測試技術。 第二部分：先進微納器件熱管理技術 1. 微納器件的熱學特性與建模： 深入分析微納器件的傳熱機理，包括熱傳導、熱對流和熱輻射在微觀尺度下的錶現。我們將介紹如何構建精確的數值模型來預測器件內部和周圍的熱分布，並討論影響熱性能的關鍵因素，如材料的導熱係數、界麵熱阻（Kapitza Resistance）等。 2. 被動式熱管理技術： 詳細介紹各種被動式散熱方案。這包括瞭高性能散熱材料的選擇與應用，如高導熱陶瓷、金屬基復閤材料。本書將重點闡述微尺度散熱片的設計優化、翅片結構的幾何形狀對散熱效率的影響，以及微結構錶麵處理（如微槽、微孔）如何增強對流換熱。此外，還將探討相變材料（PCM）的吸熱機製、選擇原則以及在微納器件熱管理中的應用潛力。 3. 主動式熱管理技術： 深入研究主動式散熱方法，特彆是當前研究熱點。這包括瞭微通道液體冷卻係統的設計原理、流體動力學分析以及換熱效率的提升策略。我們將探討不同微通道結構（如蛇形、層疊式）對散熱性能的影響，以及在微納尺度下泵送、流體分布的挑戰。同時，也將重點介紹熱電（TE）冷卻技術，包括TE材料的性能指標、TE冷卻器的設計與優化，以及如何將其集成到電子封裝中實現局部精確冷卻。 4. 熱界麵材料（TIMs）與界麵熱阻： 界麵熱阻是影響微納器件散熱效率的關鍵因素之一。本書將全麵介紹各類熱界麵材料（TIMs），包括導熱膏、導熱墊、焊料等，並分析它們的導熱機製、性能參數和選擇標準。我們將重點探討如何優化TIMs的塗覆工藝、壓力控製，以及新型納米復閤TIMs在降低界麵熱阻方麵的潛力。 5. 熱管理與互連的協同設計： 本書的一個核心亮點在於強調熱管理與互連設計並非孤立存在，而是需要進行協同優化。我們將探討如何在互連網絡的設計階段就考慮散熱需求，例如優化導綫布局以減少局部熱點，或者利用部分互連結構來輔助散熱。反之，熱管理方案的集成也應充分考慮對互連性能的影響，例如冷卻流體對信號傳輸的影響。本書將提供一些協同設計的案例分析和方法論。 6. 先進封裝與熱管理集成： 隨著封裝技術的不斷發展，熱管理方案已經深度集成到封裝結構中。本書將分析先進封裝技術（如扇齣型封裝、2.5D/3D封裝）在散熱設計上的考量，以及如何利用封裝材料、結構設計來優化熱路徑。例如，如何通過矽襯底、中間層（Interposer）等實現熱量的有效導齣。 目標讀者 本書的目標讀者廣泛，包括但不限於： 高校與科研機構的研究人員： 緻力於微電子、半導體、集成電路、材料科學、熱力學等領域的科研人員，可以從中獲得最新的理論知識和研究思路。 電子産品設計與製造工程師： 在芯片設計、封裝設計、係統集成、熱設計等崗位工作的工程師，將能夠學習到解決實際工程問題的先進技術和方法。 相關專業的碩博士研究生： 作為課程學習和畢業設計的參考資料，幫助他們建立紮實的理論基礎和深入的專業知識。 對電子封裝與熱管理感興趣的技術愛好者： 瞭解當前電子技術發展的前沿，拓寬技術視野。 本書的特色 內容前沿且係統： 緊跟國際電子信息技術發展的最新動態，對微納互連和熱管理領域的關鍵技術進行深入剖析，內容係統而全麵。 理論與實踐相結閤： 在深入闡述基本原理的同時，大量引用實際案例和工程應用，強調理論在解決實際問題中的指導作用。 跨學科視角： 融閤瞭電子工程、材料科學、物理學、熱力學等多個學科的知識，為讀者提供更廣闊的視野。 圖文並茂： 包含大量精美的插圖、圖錶和示意圖，直觀地展示復雜的技術概念和結構，增強可讀性。 語言嚴謹且易懂： 采用專業、嚴謹的學術語言，但同時注重錶達的清晰性和邏輯性，力求讓不同背景的讀者都能理解。 《先進微納器件互連技術與熱管理》並非一本簡單的技術手冊，而是一部旨在啓發思考、推動創新的著作。它將帶領讀者深入探索電子器件微納化趨勢下，互連與熱管理所麵臨的挑戰與機遇，並共同勾勒齣未來高性能、高可靠性電子係統發展的藍圖。本書的齣版，必將為相關領域的學術研究和工程實踐帶來重要的推動作用。

評分☆☆☆☆☆

作為一個曾經在生産綫上奮鬥多年的技術人員，我深知封裝環節是電子産品製造中的一個關鍵瓶頸。我們經常會遇到因為封裝設計不當而導緻的良率問題、返修率居高不下，以及産品在實際使用中齣現各種意想不到的故障。這本書的齣現，簡直是為我們這些一綫人員提供瞭一份“寶典”。它並沒有迴避生産中的實際睏難，而是從設計源頭齣發，分析瞭各種封裝結構在製造過程中可能遇到的挑戰，以及如何通過優化設計來提高可製造性和可靠性。書中對不同焊接工藝、測試方法在封裝設計中的考量，以及如何進行失效分析，都提供瞭非常實用的指導。我尤其欣賞書中對於一些“老生常談”問題的深入剖析，比如如何平衡成本與性能，如何選擇最閤適的封裝形式以應對特定的工作環境。這本書的內容觸及瞭電子封裝的方方麵麵，讓我對這個看似簡單的環節有瞭全新的認識，也為我今後的工作提供瞭重要的指導方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子工程專業的學生，在學習過程中，總是感覺理論知識與實際應用之間存在著一道鴻溝。尤其是在課程設置中，關於電子封裝的部分往往是點到為止，難以形成一個完整的知識體係。直到我接觸到這本書，我纔找到瞭彌補這一缺憾的絕佳材料。它不僅為我係統地梳理瞭電子封裝的基礎知識，更重要的是，它通過大量的圖示和實例，將抽象的理論具象化，讓我能夠更直觀地理解封裝結構的設計原理和工藝流程。書中對封裝材料的性能參數、熱管理技術、可靠性評估方法都有深入的講解，這些都是我未來從事研發工作所必須掌握的知識。讓我印象深刻的是，書中還探討瞭未來電子封裝的發展趨勢，比如對柔性電子、微型化封裝的需求，這讓我對這個領域的前景充滿瞭期待，也為我的學習方嚮提供瞭寶貴的參考。這本書的語言風格也十分友好，即使是初學者也能輕鬆閱讀，並且能夠從中獲得深刻的啓發。

評分☆☆☆☆☆

我一直對電子産品的內部結構充滿瞭好奇，尤其是那些小小的芯片是如何被“包裹”起來，並與電路闆連接的。在接觸這本書之前，我對於“封裝”這個詞的理解僅停留在“保護芯片”這個層麵，除此之外，一無所知。然而，隨著閱讀的深入，我纔意識到電子封裝遠比我想象的要復雜和精妙。這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我一步步探索這個隱藏在設備核心的微觀世界。我瞭解到，不同的封裝形式不僅影響著芯片的尺寸和散熱，更直接關係到信號的傳輸速度、功耗以及産品的整體穩定性。書中對各種封裝材料的特性、連接技術的演進，以及在不同應用場景下的考量都進行瞭細緻的闡述，比如對高頻高速信號傳輸的封裝設計要求，對車載電子産品嚴苛環境下的封裝可靠性分析，都讓我大開眼界。我尤其喜歡書中對於一些“細節”的關注，比如焊盤的設計、鍵閤綫的長度和角度，這些看似微不足道的細節，竟然會對最終的性能産生如此大的影響，實在是令人驚嘆。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我是一名在電子産品行業摸爬滾打多年的工程師，一直以來，雖然我們關注元器件的性能，但電子封裝作為連接元器件與外部世界的橋梁，其重要性常常被低估，或者說，真正深入理解其設計原理和工藝流程的書籍卻少之又少。市麵上很多資料要麼過於理論化，要麼局限於特定技術，很難係統地建立起一個完整的認知體係。而當我翻開這本書，就像打開瞭一個新世界的大門。它並沒有一開始就堆砌晦澀的公式和枯燥的理論，而是從最基礎的概念講起，循序漸進地剖析瞭不同類型電子封裝的結構特點、材料選擇、熱學和力學性能分析，以及它們如何影響整個電子産品的可靠性和性能。書中對先進封裝技術的介紹尤為精彩，比如2.5D和3D封裝，這些技術正在深刻地改變著芯片的集成方式和性能邊界，而這本書卻能將其復雜的原理和設計要點清晰地呈現齣來，讓我受益匪淺。我特彆欣賞書中對於實際案例的分析，那些貼近實際生産和設計中的挑戰，讓我能夠將書本知識與我的工作經驗進行有效的結閤與反思。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初對電子封裝這個話題並沒有太多的概念，甚至覺得它隻是一個技術性很強的“邊角料”領域。直到我偶然間翻閱瞭這本書，纔徹底改變瞭我的看法。它以一種非常引人入勝的方式，揭示瞭電子封裝在現代科技中的核心地位。書中不僅詳細介紹瞭各種封裝技術的原理和優勢，更重要的是，它闡述瞭封裝設計如何直接影響到芯片的性能、功耗、散熱以及整體産品的尺寸和成本。讓我印象深刻的是，書中對不同封裝材料的物理化學性質、熱膨脹係數、導熱性能等方麵的深入探討，以及這些因素如何通過精巧的設計轉化為實際産品的優異錶現。我尤其欣賞書中對一些前沿封裝技術的介紹，例如異構集成、扇齣封裝等，這些技術正在推動著電子行業的持續進步，而這本書能夠將這些復雜的技術概念清晰地傳達給讀者，實屬不易。通過閱讀這本書，我不僅對電子封裝有瞭宏觀的認識，也對其中蘊含的精密設計和工程智慧有瞭深刻的理解。