內容簡介
現代電子製造技術的發展日新月異，電子產品生產更快、體積更小、價格更廉價的要求推動了電子製造技術的革命。微電子技術的高速發展和進步給人類社會帶了更多的好處和福音，但也給現代電子製造技術帶來了更多的問題和挑戰。不斷縮小的封裝很快使周邊引線方式走到了盡頭；不斷細微化的微小間距面陣列封裝成了從事電子安裝者們的夢魔。本書從目前的微小型元器件（0201、01005、EMI、EDS）、細間距晶片及其封裝（如FBGA、LGA、CSP、FCOB、QFN）等的高密度安裝特性、焊接技術的要求和遇到的瓶頸問題出發，全面地分析了現代電子設備高密度安裝和微焊接技術的發展特點和技術內容；通過尋找遇到的瓶頸問題的可能的解決辦法，探索了電子製造技術未來的發展趨勢。這些都是現在和未來從事電子製造技術研究的工藝工程師、質量工程師、生產管理工程師們所應了解和掌握的。
目錄
第1章 高密度安裝技術概論 1
1.1 現代電子設備的電氣安裝 2
1.1.1 電子設備概述 2
1.1.2 電子設備的電氣安裝 3
1.2 電子設備的高密度安裝技術 5
1.2.1 何謂高密度安裝技術 5
1.2.2 現代電子設備的安裝密度 7
1.2.3 現代電子設備高密度安裝技術是一項系統工程技術 10
思考題 12
第2章 高密度安裝中的元器件 15
2.1 電子設備用電子元器件 16
2.1.1 電子設備用電子元器件的基本概念 16
2.1.2 元器件的小型輕量化對現代電子設備高密度安裝的意義 17
2.2 現代微電子設備用電子元件 19
2.2.1 現代微電子設備用分立元件 19
2.2.2 現代微電子設備用元件的小型化和輕量化的發展歷程 22
2.3 現代微電子設備用電子器件 25
2.3.1 現代微電子設備中的電子器件及其對安裝環境的適應性 25
2.3.2 高密度安裝半導體封裝技術 26
2.3.3 高密度安裝的半導體器件小型化和輕量化的發展 27
2.4 積體電路（IC） 30
2.4.1 積體電路及其特點 30
2.4.2 積體電路的常用分類方法 30
2.4.3 IC封裝及其作用 31
2.5 如何區別積體電路的封裝類型 32
2.5.1 周邊配列封裝 32
2.5.2 表面陣列封裝（BGA和CSP等） 35
2.5.3 QFP、BGA、CSP等IC的主要電氣特性比較 43
思考題 43
第3章 高密度安裝中的IC多晶片組件 45
3.1 SoC、SiP及HIC 46
3.1.1 引言 46
3.1.2 SoC和SiP 46
3.1.3 HIC（混合IC） 49
3.2 MCM多晶片組件 50
3.2.1 MCM概述 50
3.2.2 MCM的分類及特性比較 52
3.2.3 HIC、MCM、SiP的相互關係 53
3.3 模組、裸晶片和KGD 55
3.3.1 模組（組件） 55
3.3.2 裸晶片和KGD 55
3.3.3 光模組 57
3.3.4 微波IC和微波模組 60
3.4 3D安裝 62
3.4.1 3D安裝技術的發展 62
3.4.2 3D安裝工藝 62
思考題 64
第4章 高密度組裝中的印製電路板 67
4.1 概述 68
4.1.1 印製線路、印製電路和印製板 68
4.1.2 製造印製電路板的基本工藝方法及其特點 69
4.1.3 印製板的分類 70
4.2 高密度組裝用多層印製電路板 70
4.2.1 多層印製板（MLB） 70
4.2.2 MLB互連基板的特點 72
4.2.3 影響高密度安裝MLB機械性能、電性能、熱性能的因素 73
4.2.4 高密度安裝MLB基板布線的基本原則 75
4.3 積層/高密度互連（HDI）印製板 76
4.3.1 積層多層印製電路板（BLB）的高速發展 76
4.3.2 積壓多層印製板（BLB）的芯板 77
4.3.3 積層用芯板的主要製造工藝 78
4.3.4 目前採用非電鍍方法製造（BLB）主要的工藝方法 79
4.3.5 積層/高密度互連（HDI）印製板 82
4.4 金屬芯印製板及撓性印製板 85
4.4.1 金屬芯印製板的作用及常用的材料 85
4.4.2 撓性印製板概述 87
4.5 埋入元器件的印製板 89
4.5.1 埋入式印製板概述 89
4.5.2 同時埋置有源及無源元器件的系統集成封裝基板 91
4.6 高密度安裝無鉛印製板及表面可焊性塗覆層的選擇 92
4.6.1 無鉛焊接對層壓板的要求 92
4.6.2 高密度安裝高頻印製板的可焊性塗層的特性分析 93
思考題 94
第5章 微細元器件在PCBA上的安裝 97
5.1 微細元器件概述 98
5.1.1 微細元器件及其發展驅動力 98
5.1.2 微細元器件在電子設備中的套用及其對相關工藝裝備的要求 98
5.1.3 微細元器件在高密度安裝中的主要缺陷及其成因 99
5.2 0201在PCBA基板上的安裝 100
5.2.1 0201片式元件在電子設備中的套用及其對安裝工藝的挑戰 100
5.2.2 使用0201元件的PCB的安裝設計 101
5.2.3 0201在PCBA基板上安裝的工藝視窗要求 102
5.2.4 歸納與總結 105
5.3 01005在PCBA基板上的安裝 106
5.3.1 超級微細元件01005的發展、套用及安裝工藝面臨的挑戰 106
5.3.2 01005在PCB上安裝焊盤圖形設計的最佳化 107
5.3.3 01005在PCB上安裝的工藝視窗要求 108
5.3.4 歸納與總結 109
5.4 EMI/ESD器件的安裝問題 110
5.4.1 EMI/ESD類器件的基本特性 110
5.4.2 EMI/ESD類器件供應商推薦的無鉛再流焊接參數 111
5.4.3 EMI/ESD類器件在安裝中常見的焊接缺陷 112
5.4.4 安裝中焊接缺陷的形成機理及改進的措施 112
思考題 114
第6章 細間距球陣列封裝晶片（FBGA、CSP、LGA、FCOB）在PCBA
基板上的2D安裝 117
6.1 細間距球陣列封裝晶片 118
6.1.1 細間距球陣列封裝（FBGA）晶片 118
6.1.2 晶片尺寸封裝（CSP） 119
6.2 細間距球陣列封裝晶片安裝技術概述 121
6.2.1 細間距球陣列封裝晶片安裝技術的發展 121
6.2.2 安裝階層（安裝層次）的定義 126
6.2.3 表面安裝技術已成為現代電子產品高密度安裝的主流工藝 127
6.2.4 高密度安裝技術的標準化及安裝注意事項 128
6.3 細間距球陣列封裝晶片在PCBA上的安裝 130
6.3.1 焊膏及其套用 130
6.3.2 鋼網厚度和孔徑設計 131
6.3.3 貼裝工藝與控制 133
6.3.4 再流焊接 133
6.3.5 清洗與免清洗 136
6.3.6 安裝間隔高度 137
6.3.7 SMT後工序 137
6.4 無引腳框架的超薄外形晶片（LGA/QFN）在PCBA上的安裝 138
6.4.1 陣列焊盤封裝（LGA） 138
6.4.2 無引腳周邊扁平封裝（QFN） 142
6.4.3 晶片直接貼裝（DCA） 143
思考題 143
第7章 細間距晶片在PCBA上的3D（堆疊）安裝 145
7.1 3D安裝概述 146
7.1.1 3D安裝的定義與發展 146
7.1.2 3D 安裝技術的分類及其在電子裝備表面安裝中的套用 148
7.2 SMT的新拓展——從二維走向三維 151
7.2.1 3D安裝技術在SMT中的拓展 151
7.2.2 3D堆疊安裝所面臨的挑戰 153
7.3 3D堆疊（PoP）安裝技術 155
7.3.1 概述 155
7.3.2 堆疊工藝 157
7.3.3 PoP的安裝形態 158
7.3.4 助焊劑膏和焊膏的套用 159
7.3.5 PoP晶片堆疊安裝SMT工序解析 160
思考題 164
第8章 電子整機系統安裝中的高密度安裝技術 167
8.1 電子整機系統概述 168
8.1.1 系統及系統的特徵 168
8.1.2 電子整機系統的結構組成 169
8.2 剛性印製背板的製造 172
8.2.1 背板的作用、要求及分類 172
8.2.2 光印製板的原理和構造 173
8.3 剛性背板的安裝 175
8.3.1 普通高速高密印製背板安裝中所採用的接合、接續技術 175
8.3.2 光印製板的安裝 180
8.4 微電子設備整機系統的安裝 182
8.4.1 微電子設備整機系統安裝的內容和特點 182
8.4.2 微電子設備安裝電路的發展歷程 183
8.4.3 安裝工藝設計的要求 184
8.4.4 用導線進行機箱（櫃）內的電氣安裝 185
8.4.5 印製板插座架的裝配 187
8.4.6 門、設備和機架的裝配 187
8.5 微波組件和光模組的安裝 188
8.5.1 微波組件的安裝 188
8.5.2 光?電複合基板的3D安裝 190
思考題 191
第9章 微電子設備高密度安裝中的電磁兼容及散熱問題 193
9.1 概述 194
9.1.1 現代微電子設備高密度安裝中所面臨的挑戰 194
9.1.2 解決電子設備高密度安裝中的電磁兼容和熱問題是項系統工程 194
9.1.3 安裝工藝過程控制要求越來越精細 194
9.2 微電子設備高密度安裝中的電磁兼容性 195
9.2.1 電磁兼容性及在電氣安裝中的要求 195
9.2.2 微電子設備安裝工藝的抗干擾性及其影響因素 195
9.2.3 在高密度電氣安裝中對電磁兼容性的基本考慮 196
9.2.4 在高密度電氣安裝中電氣互連線的電長度 197
9.2.5 電氣安裝互連線的寄生耦合 198
9.2.6 用導線進行電氣安裝的電磁兼容性 199
9.2.7 EMS、EMI和EMC 201
9.3 微電子設備高密度安裝中的熱工問題 201
9.3.1 概述 201
9.3.2 微電子設備中的熱產生源 203
9.3.3 熱管理——熱量的散失方法 206
9.3.4 熱界面材料 208
9.3.5 BGA散熱片的黏附方法 209
9.3.6 微電子設備中冷卻手段的選擇 211
9.3.7 特殊的冷卻方式 214
思考題 217
第10章 電子裝聯高密度安裝中的微焊接技術 219
10.1 高密度安裝中的微焊接技術 220
10.1.1 高密度安裝中的微焊點與微焊接 220
10.1.2 微焊接技術的工藝特徵 222
10.2 高密度安裝中的微焊接工藝可靠性設計 223
10.2.1 設計依據 223
10.2.2 微焊接工藝可靠性設計的基本概念和內容 223
10.2.3 微焊接工藝可靠性設計的定義和內容 224
10.2.4 微焊接安裝工程要求 226
10.3 微焊接技術對傳統SMT工藝的挑戰 226
10.3.1 焊膏釺料粉粒度的選擇和鋼網開孔 226
10.3.2 焊膏印刷工藝中從未有過的基本物理問題 228
10.3.3 微細元件及細間距器件對貼裝的挑戰 230
10.3.4 微細元件及細間距器件對再流焊接的挑戰 231
10.4 微焊接對再流爐加熱方式和加熱機構的要求 236
10.4.1 微焊接用再流焊接爐的基本熱量傳遞方式及效果評估 236
10.4.2 適合微細元件及細間距器件微焊接用的“遠紅外線+熱風”爐 240
10.5 細間距器件在微焊接過程中應關注的問題 242
10.5.1 細間距封裝器件在再流焊接過程中焊點的受熱問題 242
10.5.2 高密度安裝中的共面性 244
10.5.3 建議要關注的工藝問題 247
思考題 249
第11章 微焊接技術中常見的焊點缺陷及其分析 251
11.1 細間距封裝器件的安裝工藝控制標準 252
11.1.1 細間距封裝器件的高密度安裝工藝控制 252
11.1.2 微焊接焊點缺陷的特徵和分類 253
11.2 微焊接中極易發生的焊點缺陷 255
11.2.1 焊點焊料量不足（少錫） 255
11.2.2 焊點橋連 255
11.2.3 冷焊 256
11.2.4 虛焊 257
11.2.5 偏位 257
11.2.6 元件滑動 258
11.2.7 立碑現象 259
11.2.8 芯吸現象 259
11.2.9 開路 260
11.2.10 不充分/不均衡加熱 260
11.2.11 元器件缺陷 261
11.3 微焊點中的空洞 263
11.3.1 概述 263
11.3.2 空洞的產生 264
11.3.3 空洞的分類及影響 264
11.3.4 焊球中空洞的工藝控制標準要求 266
11.4 球窩（PoP） 267
11.4.1 球窩的分類和形位特徵 267
11.4.2 PoP再流焊接中球窩缺陷的圖像特徵 269
11.4.3 PoP再流焊接球窩缺陷形成機理 275
11.4.4 PoP再流焊接球窩缺陷的抑制措施 276
思考題 277
第12章 高密度安裝中的微焊接焊點檢測技術 279
12.1 微焊點檢測技術概述 280
12.1.1 微焊接中的主要缺陷及其特徵 280
12.1.2 在微焊接中常用焊點檢測方法及其適合性 280
12.2 高密度安裝中的X-Ray檢測技術 281
12.2.1 X-Ray檢測技術的功能和檢測原理 281
12.2.2 X-Ray圖像捕獲 282
12.2.3 實時X-Ray設備的選用 282
12.2.4 斷層X-Ray檢測技術 285
12.2.5 觀察視野 286
12.3 高密度安裝中的其他檢測技術 287
12.3.1 聲頻顯微掃描檢測技術 287
12.3.2 紅外熱敏成像 289
12.3.3 掃描電鏡（SEM）與能譜分析（EDX） 290
12.3.4 BGA間隔測量 292
12.3.5 光學檢測 292
12.3.6 破壞性分析 293
12.4 產品生產性驗收試驗 294
12.4.1 電氣測試（ICT和FT） 294
12.4.2 測試覆蓋率 295
12.4.3 老化和加速測試 295
思考題 297
第13章 現代電子裝聯高密度安裝技術發展的瓶頸及未來可能的解決途徑 299
13.1 現代電子製造高密度安裝技術現狀 300
13.1.1 高密度安裝技術的發展歷程 300
13.1.2 先進的元器件加速了高密度安裝技術的發展 300
13.1.3 先進板級電路安裝工藝技術的發展 301
13.2 現代電子裝聯高密度安裝技術正面臨的瓶頸 302
13.2.1 摩爾定律所揭示的發展規律 302
13.2.2 焊膏印刷所面臨的挑戰 304
13.2.3 貼片和貼片機面臨的挑戰 305
13.2.4 再流焊接和焊接設備所面臨的挑戰 306
13.2.5 電子整機與封裝走向一體化 306
13.3 電子裝聯技術未來走向 307
13.3.1 背景 307
13.3.2 下一代微型元器件安裝技術——電場貼裝 307
13.3.3 電子裝聯技術未來的走向——自組裝技術 308
思考題 309
縮略語 311
跋 317
