器件和系统封装技术与应用(原书第2版)

序

译者的话

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致谢

第1章器件与系统封装技术简介

1.1封装的定义和作用

1.1.1封装的定义

1.1.2封装的重要性

1.1.3每个IC和器件都必须进行封装

1.1.4封装制约着计算机的性能

1.1.5封装限制了消费电子的小型化

1.1.6封装影响着电子产品的可靠性

1.1.7封装制约了电子产品的成本

1.1.8几乎一切都需要电子封装工艺

1.2从封装工艺的角度分析封装的电子系统

1.2.1封装的基本原理

1.2.2系统封装涵盖电气、结构和材料技术

1.2.3术语

1.3器件与摩尔定律

1.3.1片上互连

1.3.2互连材料

1.3.3片上互连的电阻和电容延迟

1.3.4器件等比例缩小的未来

1.4电子技术浪潮：微电子学、射频/无线电、光学、微机电系统和

量子器件

1.4.1微电子学：**波技术浪潮

1.4.2射频/无线电：第二波技术浪潮

1.4.3光子学：第三波技术浪潮

1.4.4微机电系统：第四波技术浪潮

1.4.5量子器件与计算：第五波技术浪潮

1.5封装与封装摩尔定律

1.5.1三个封装技术时代

1.5.2摩尔定律时代或SOC时代(1960—2010)

1.5.3封装摩尔定律时代（2010—2025）

1.5.4系统时代摩尔定律（2025—）

1.6电子系统技术的趋势

1.6.1核心封装技术

1.6.2封装技术及其发展趋势

1.7未来展望

1.7.1新兴计算系统

1.7.2新兴3D系统封装

1.8本书构架

1.9作业题

1.10推荐阅读文献

第2章信号、电源和电磁干扰的电气设计基础

2.1电子封装设计及其作用

2.2封装的电气构成

2.2.1封装电设计基础

2.2.2术语

2.3信号布线

2.3.1器件及互连

2.3.2基尔霍夫定律与传输时延

2.3.3互连电路的传输线特性

2.3.4特性阻抗

2.3.5封装互连常用的典型传输线结构

2.3.6传输线损耗

2.3.7串扰

2.4电源分配

2.4.1电源噪声

2.4.2电感效应

2.4.3有效电感

2.4.4封装设计对电感的影响

2.4.5去耦电容器

2.5电磁干扰

2.6总结和未来发展趋势

2.7作业题

2.8推荐阅读文献

第3章热管理技术基础

3.1热管理的定义及必要性

3.2封装系统热管理架构

3.2.1传热学基础

3.2.2术语

3.3芯片级热管理技术

3.3.1热界面材料

3.3.2散热片

3.3.3热通孔

3.4模块级热管理技术

3.4.1热沉

3.4.2热管与均热板

3.4.3闭环液冷

3.4.4冷板

3.4.5浸没冷却

3.4.6射流冲击冷却

3.4.7喷淋冷却

3.5系统级热管理技术

3.5.1风冷

3.5.2混合冷却

3.5.3浸没冷却

3.6电动汽车的动力和冷却技术

3.7总结和未来发展趋势

3.8作业题

3.9推荐阅读文献

第4章热-机械可靠性基础

4.1什么是热-机械可靠性

4.2封装失效和失效机理剖析

4.2.1热-机械可靠性基本原理

4.2.2热-机械建模

4.2.3术语

4.3热-机械引起的失效类型及其可靠性设计准则

4.3.1疲劳失效

4.3.2脆性断裂

4.3.3蠕变引起的失效

4.3.4分层引起的失效

4.3.5塑性变形失效

4.3.6翘曲引起的失效

4.4总结和未来发展趋势

4.5作业题

4.6推荐阅读文献

第5章微米与纳米级封装材料基础

5.1材料在封装中的作用是什么

5.2具有各种材料的封装剖析

5.2.1封装材料基础

5.2.2术语

5.3封装材料、工艺和特性

5.3.1封装基板材料、工艺和特性

5.3.2互连和组装材料、工艺和特性

5.3.3无源元件材料、工艺和特性

5.3.4热和热界面材料、工艺和特性

5.4总结和未来发展趋势

5.5作业题

5.6推荐阅读文献

第6章陶瓷、有机材料、玻璃和硅封装基板基础

6.1什么是封装基板，为什么使用封装基板

6.2三种封装基板剖析：陶瓷、有机材料和硅基板

6.2.1封装基板基础

6.2.2术语

6.3封装基板技术

6.3.1历史发展趋势

6.4厚膜基板

6.4.1陶瓷基板

6.5薄膜基板

6.5.1有机材料基板

6.5.2玻璃基板

6.6采用半导体封装工艺加工的超薄膜基板

6.6.1硅基板

6.7总结和未来发展趋势

6.8作业题

6.9推荐阅读文献

第7章无源元件与有源器件集成基础

7.1什么是无源元件，为什么用无源元件

7.2无源元件分析

7.2.1无源元件的基本原理

7.2.2术语

7.3无源元件技术

7.3.1分立无源元件

7.3.2集成无源元件

7.3.3嵌入式分立无源元件

7.3.4嵌入式薄膜无源元件

7.4无源和有源功能模块

7.4.1射频模块

7.4.2功率模块

7.4.3电压调节器功率模块

7.5总结和未来发展趋势

7.6作业题

7.7推荐阅读文献

第8章芯片到封装互连和组装基础

8.1什么是芯片到封装互连和组装，以及为什么要做

8.2互连和组装的剖析

8.2.1芯片级互连和组装的类型

8.2.2互连和组装基础

8.2.3组装与键合基础

8.2.4术语

8.3互连和组装技术

8.3.1演进

8.3.2引线键合

8.3.3载带自动焊

8.3.4倒装焊互连和组装技术

8.3.5带焊料帽的铜柱技术

8.3.6SLID互连和组装技术

8.4互连和组装的未来趋势

8.5作业题

8.6推荐阅读文献

第9章嵌入与扇出型封装基础

9.1嵌入和扇出型封装的定义及采用原因

9.1.1为什么采用嵌入和扇出型封装

9.2扇出型晶圆级封装结构

9.2.1典型扇出型晶圆级封装工艺

9.2.2扇出型晶圆级封装技术基础

9.2.3术语

9.3扇出型晶圆级封装技术

9.3.1分类

9.3.2材料和工艺

9.3.3扇出型晶圆级封装工具

9.3.4扇出晶圆级封装技术的挑战

9.3.5扇出型晶圆级封装的应用

9.4在制板级封装

9.4.1在制板级封装的定义及采用原因

9.4.2在制板级封装制造基础设施的种类

9.4.3在制板级封装的应用

9.5总结和未来发展趋势

9.6作业题

9.7推荐阅读文献

第10章采用和不采用TSV的3D封装基础

10.1TSV-3D集成电路的概念

10.1.1采用TSV实现3D集成电路

10.2采用TSV的3D封装剖析

10.2.1采用TSV的3D 集成电路基础

10.2.2术语

10.3采用TSV技术的3D集成电路

10.3.1TSV

10.3.2超薄集成电路

10.3.3后道RDL布线技术

10.3.43D堆叠的芯片互连

10.3.53D堆叠集成电路的封装

10.3.6底部填充

10.4总结和未来发展趋势

10.5作业题

10.6推荐阅读文献

10.7致谢

第11章射频和毫米波封装的基本原理

11.1什么是射频，为什么用射频

11.1.1历史与发展

11.1.2**部手机是什么时候推出的

11.2射频系统的概述

11.2.1射频的基本原理

11.2.2射频名词术语

11.3射频技术与应用

11.3.1收发机

11.3.2发射机

11.3.3接收机

11.3.4调制方式

11.3.5天线

11.3.6射频前端模块中的元器件

11.3.7滤波器

11.3.8射频材料和元器件

11.3.9射频建模与表征技术

11.3.10射频的应用

11.4什么是毫米波系统

11.5毫米波封装剖析

11.5.1毫米波封装的基本原理

11.6毫米波技术与应用

11.6.15G及以上

11.6.2汽车雷达

11.6.3毫米波成像

11.7总结和未来发展趋势

11.8作业题

11.9推荐阅读文献

第12章光电封装的基础知识

12.1什么是光电子学

12.2光电系统的剖析

12.2.1光电子学基础

12.2.2术语

12.3光电子技术

12.3.1有源光电子器件

12.3.2无源光电子器件

12.3.3光学互连

12.4光电系统、应用和市场

12.4.1光电系统

12.4.2光电子学应用

12.4.3光电子市场

12.5总结和未来发展趋势

12.6作业题

12.7推荐阅读文献

第13章MEMS原理与传感器封装基础

13.1什么是MEMS

13.1.1历史演变

13.2MEMS封装的分析

13.2.1MEMS封装原理

13.2.2术语

13.3MEMS与传感器器件制造技术

13.3.1光刻图形转移

13.3.2薄膜沉积

13.3.3干法和湿法刻蚀

13.3.4硅的体和表面微加工

13.3.5晶圆键合

13.3.6激光微加工

13.3.7工艺集成

13.4MEMS封装技术

13.4.1MEMS封装材料

13.4.2MEMS封装工艺流程

13.5MEMS及其传感器的应用

13.5.1压力传感器

13.5.2加速度计和陀螺仪

13.5.3投影显示器

13.6总结和未来发展趋势

13.7作业题

13.8推荐阅读文献

第14章包封、模塑和密封的基础知识

14.1什么是密封和包封，为什么要这么做

14.2包封和密封封装的结构

14.2.1包封和密封的基本功能

14.2.2术语

14.3包封材料的性能

14.3.1机械性能

14.3.2热学性能

14.3.3物理性能

14.4包封材料

14.4.1环氧树脂和相关材料

14.4.2氰酸酯

14.4.3聚氨酯橡胶

14.4.4有机硅

14.5包封工艺

14.5.1模塑

14.5.2液体包封

14.6气密性封装

14.6.1密封工艺

14.7总结和未来发展趋势

14.8作业题

14.9推荐阅读文献

第15章印制线路板原理

15.1什么是印制线路板

15.2印制线路板的剖切结构

15.2.1印制线路板的基本原理

15.2.2印制线路板的类型

15.2.3印制线路板的材料等级

15.2.4单面至多层板及其应用

15.2.5印制线路板的设计要素

15.2.6术语

15.3印制线路板技术

15.3.1印制线路板材料

15.3.2印制线路板制造

15.3.3印制线路板应用

15.4总结和未来发展趋势

15.5作业题

15.6推荐阅读文献

第16章板级组装基本原理

16.1印制电路板组件的定义和作用

16.2印制电路板组件结构

16.2.1PCBA的基本原理

16.2.2术语

16.3PCBA技术

16.3.1PCB基板

16.3.2封装基板

16.4印制电路板组装的类型

16.4.1镀覆通孔组装

16.4.2表面安装组装

16.5组装焊接工艺类型

16.5.1回流焊

16.5.2PTH波峰焊

16.6总结和未来发展趋势

16.7作业题

16.8推荐阅读文献

16.9致谢

第17章封装技术在未来汽车电子中的应用

17.1未来汽车电子：是什么，为什么

17.2未来汽车剖析

17.2.1未来汽车的基本原理

17.2.2术语

17.3未来汽车电子技术

17.3.1计算与通信

17.3.2传感电子

17.3.3大功率电子

17.4总结和未来发展趋势

17.5作业题

17.6推荐阅读文献

第18章封装技术在生物电子中的应用

18.1什么是生物电子学

18.1.1生物电子学的应用

18.1.2生物电子系统剖析

18.2生物电子系统封装技术

18.2.1生物兼容和生物稳定型封装

18.2.2异构系统集成

18.3生物电子植入物举例

18.3.1心脏起搏器和电子支架

18.3.2人工耳蜗

18.3.3视网膜假体

18.3.4神经肌肉刺激器

18.3.5脑神经记录和刺激

18.4总结和未来发展趋势

18.5作业题

18.6推荐阅读文献

第19章封装技术在通信系统中的应用

19.1什么是通信系统

19.2两种通信系统剖析：有线和无线

19.2.1有线通信系统剖析

19.2.2无线通信系统剖析

19.3通信系统技术

19.3.1历史演变

19.3.2通信系统技术

19.3.3无线通信系统技术

19.4总结和未来发展趋势

19.5作业题

19.6推荐阅读文献

第20章封装技术在计算机系统中的应用

20.1什么是计算机封装

20.2对计算机封装的剖析

20.2.1计算机封装基础

20.2.2计算系统的类型

20.2.3术语

20.3计算机封装技术

20.3.1演进历程

20.3.2互连技术

20.3.3信号和电源的互连设计

20.4热技术

20.4.1热管理

20.4.2热-机械可靠性

20.4.3材料技术

20.5总结和未来发展趋势

20.5.1封装摩尔定律的起点

20.5.2封装成本的摩尔定律

20.6作业题

20.7推荐阅读文献

20.8致谢

第21章封装技术在柔性电子中的应用

21.1什么是柔性电子，为什么叫作柔性电子

21.1.1应用

21.2柔性电子系统的结构剖析

21.2.1柔性电子技术基础

21.2.2术语

21.3柔性电子技术

21.3.1元器件技术

21.3.2柔性电子技术的工艺集成

21.3.3柔性基板上的元器件组装

21.4总结和未来发展趋势

21.5作业题

21.6推荐阅读文献

第22章封装技术在智能手机中的应用

22.1什么是智能手机

22.1.1为什么需要智能手机

22.1.2智能手机的历史演进

22.2智能手机剖析

22.2.1智能手机基础

22.2.2术语

22.3智能手机封装技术

22.3.1应用处理器封装

22.3.2内存封装

22.3.3射频封装

22.3.4功率封装

22.3.5MEMS和传感器封装

22.4智能手机中的系统封装

22.5总结和未来发展趋势

22.6作业题

22.7推荐阅读文献