现代电子制造系列丛书 现代电子装联高密度安装及微焊接技术
作者：樊融融 编著
出版时间：2015年版
丛编项： 现代电子制造系列丛书
内容简介
现代电子制造技术的发展日新月异，电子产品生产更快、体积更小、价格更廉价的要求推动了电子制造技术的革命。微电子技术的高速发展和进步给人类社会带了更多的好处和福音，但也给现代电子制造技术带来了更多的问题和挑战。不断缩小的封装很快使周边引线方式走到了尽头；不断细微化的微小间距面阵列封装成了从事电子安装者们的梦魔。本书从目前的微小型元器件（0201、01005、EMI、EDS）、细间距芯片及其封装（如FBGA、LGA、CSP、FCOB、QFN）等的高密度安装特性、焊接技术的要求和遇到的瓶颈问题出发，全面地分析了现代电子设备高密度安装和微焊接技术的发展特点和技术内容；通过寻找遇到的瓶颈问题的可能的解决办法，探索了电子制造技术未来的发展趋势。这些都是现在和未来从事电子制造技术研究的工艺工程师、质量工程师、生产管理工程师们所应了解和掌握的。
目录
第1章 高密度安装技术概论\t1
1．1 现代电子设备的电气安装\t2
1．1．1 电子设备概述\t2
1．1．2 电子设备的电气安装\t3
1．2 电子设备的高密度安装技术\t5
1．2．1 何谓高密度安装技术\t5
1．2．2 现代电子设备的安装密度\t7
1．2．3 现代电子设备高密度安装技术是一项系统工程技术\t10
思考题\t12
第2章 高密度安装中的元器件\t15
2．1 电子设备用电子元器件\t16
2．1．1 电子设备用电子元器件的基本概念\t16
2．1．2 元器件的小型轻量化对现代电子设备高密度安装的意义\t17
2．2 现代微电子设备用电子元件\t19
2．2．1 现代微电子设备用分立元件\t19
2．2．2 现代微电子设备用元件的小型化和轻量化的发展历程\t22
2．3 现代微电子设备用电子器件\t25
2．3．1 现代微电子设备中的电子器件及其对安装环境的适应性\t25
2．3．2 高密度安装半导体封装技术\t26
2．3．3 高密度安装的半导体器件小型化和轻量化的发展\t27
2．4 集成电路（IC）\t30
2．4．1 集成电路及其特点\t30
2．4．2 集成电路的常用分类方法\t30
2．4．3 IC封装及其作用\t31
2．5 如何区别集成电路的封装类型\t32
2．5．1 周边配列封装\t32
2．5．2 表面阵列封装（BGA和CSP等）\t35
2．5．3 QFP、BGA、CSP等IC的主要电气特性比较\t43
思考题\t43
第3章 高密度安装中的IC多芯片组件\t45
3．1 SoC、SiP及HIC\t46
3．1．1 引言\t46
3．1．2 SoC和SiP\t46
3．1．3 HIC（混合IC）\t49
3．2 MCM多芯片组件\t50
3．2．1 MCM概述\t50
3．2．2 MCM的分类及特性比较\t52
3．2．3 HIC、MCM、SiP的相互关系\t53
3．3 模块、裸芯片和KGD\t55
3．3．1 模块（组件）\t55
3．3．2 裸芯片和KGD\t55
3．3．3 光模块\t57
3．3．4 微波IC和微波模块\t60
3．4 3D安装\t62
3．4．1 3D安装技术的发展\t62
3．4．2 3D安装工艺\t62
思考题\t64
第4章 高密度组装中的印制电路板\t67
4．1 概述\t68
4．1．1 印制线路、印制电路和印制板\t68
4．1．2 制造印制电路板的基本工艺方法及其特点\t69
4．1．3 印制板的分类\t70
4．2 高密度组装用多层印制电路板\t70
4．2．1 多层印制板（MLB）\t70
4．2．2 MLB互连基板的特点\t72
4．2．3 影响高密度安装MLB机械性能、电性能、热性能的因素\t73
4．2．4 高密度安装MLB基板布线的基本原则\t75
4．3 积层／高密度互连（HDI）印制板\t76
4．3．1 积层多层印制电路板（BLB）的高速发展\t76
4．3．2 积压多层印制板（BLB）的芯板\t77
4．3．3 积层用芯板的主要制造工艺\t78
4．3．4 目前采用非电镀方法制造（BLB）主要的工艺方法\t79
4．3．5 积层／高密度互连（HDI）印制板\t82
4．4 金属芯印制板及挠性印制板\t85
4．4．1 金属芯印制板的作用及常用的材料\t85
4．4．2 挠性印制板概述\t87
4．5 埋入元器件的印制板\t89
4．5．1 埋入式印制板概述\t89
4．5．2 同时埋置有源及无源元器件的系统集成封装基板\t91
4．6 高密度安装无铅印制板及表面可焊性涂覆层的选择\t92
4．6．1 无铅焊接对层压板的要求\t92
4．6．2 高密度安装高频印制板的可焊性涂层的特性分析\t93
思考题\t94
第5章 微细元器件在PCBA上的安装\t97
5．1 微细元器件概述\t98
5．1．1 微细元器件及其发展驱动力\t98
5．1．2 微细元器件在电子设备中的应用及其对相关工艺装备的要求\t98
5．1．3 微细元器件在高密度安装中的主要缺陷及其成因\t99
5．2 0201在PCBA基板上的安装\t100
5．2．1 0201片式元件在电子设备中的应用及其对安装工艺的挑战\t100
5．2．2 使用0201元件的PCB的安装设计\t101
5．2．3 0201在PCBA基板上安装的工艺窗口要求\t102
5．2．4 归纳与总结\t105
5．3 01005在PCBA基板上的安装\t106
5．3．1 超级微细元件01005的发展、应用及安装工艺面临的挑战\t106
5．3．2 01005在PCB上安装焊盘图形设计的优化\t107
5．3．3 01005在PCB上安装的工艺窗口要求\t108
5．3．4 归纳与总结\t109
5．4 EMI/ESD器件的安装问题\t110
5．4．1 EMI/ESD类器件的基本特性\t110
5．4．2 EMI/ESD类器件供应商推荐的无铅再流焊接参数\t111
5．4．3 EMI/ESD类器件在安装中常见的焊接缺陷\t112
5．4．4 安装中焊接缺陷的形成机理及改进的措施\t112
思考题\t114
第6章 细间距球阵列封装芯片（FBGA、CSP、LGA、FCOB）在PCBA
基板上的2D安装\t117
6．1 细间距球阵列封装芯片\t118
6．1．1 细间距球阵列封装（FBGA）芯片\t118
6．1．2 芯片尺寸封装（CSP）\t119
6．2 细间距球阵列封装芯片安装技术概述\t121
6．2．1 细间距球阵列封装芯片安装技术的发展\t121
6．2．2 安装阶层（安装层次）的定义\t126
6．2．3 表面安装技术已成为现代电子产品高密度安装的主流工艺\t127
6．2．4 高密度安装技术的标准化及安装注意事项\t128
6．3 细间距球阵列封装芯片在PCBA上的安装\t130
6．3．1 焊膏及其应用\t130
6．3．2 钢网厚度和孔径设计\t131
6．3．3 贴装工艺与控制\t133
6．3．4 再流焊接\t133
6．3．5 清洗与免清洗\t136
6．3．6 安装间隔高度\t137
6．3．7 SMT后工序\t137
6．4 无引脚框架的超薄外形芯片（LGA/QFN）在PCBA上的安装\t138
6．4．1 阵列焊盘封装（LGA）\t138
6．4．2 无引脚周边扁平封装（QFN）\t142
6．4．3 芯片直接贴装（DCA）\t143
思考题\t143
第7章 细间距芯片在PCBA上的3D（堆叠）安装\t145
7．1 3D安装概述\t146
7．1．1 3D安装的定义与发展\t146
7．1．2 3D 安装技术的分类及其在电子装备表面安装中的应用\t148
7．2 SMT的新拓展――从二维走向三维\t151
7．2．1 3D安装技术在SMT中的拓展\t151
7．2．2 3D堆叠安装所面临的挑战\t153
7．3 3D堆叠（PoP）安装技术\t155
7．3．1 概述\t155
7．3．2 堆叠工艺\t157
7．3．3 PoP的安装形态\t158
7．3．4 助焊剂膏和焊膏的应用\t159
7．3．5 PoP芯片堆叠安装SMT工序解析\t160
思考题\t164
第8章 电子整机系统安装中的高密度安装技术\t167
8．1 电子整机系统概述\t168
8．1．1 系统及系统的特征\t168
8．1．2 电子整机系统的结构组成\t169
8．2 刚性印制背板的制造\t172
8．2．1 背板的作用、要求及分类\t172
8．2．2 光印制板的原理和构造\t173
8．3 刚性背板的安装\t175
8．3．1 普通高速高密印制背板安装中所采用的接合、接续技术\t175
8．3．2 光印制板的安装\t180
8．4 微电子设备整机系统的安装\t182
8．4．1 微电子设备整机系统安装的内容和特点\t182
8．4．2 微电子设备安装电路的发展历程\t183
8．4．3 安装工艺设计的要求\t184
8．4．4 用导线进行机箱（柜）内的电气安装\t185
8．4．5 印制板插座架的装配\t187
8．4．6 门、设备和机架的装配\t187
8．5 微波组件和光模块的安装\t188
8．5．1 微波组件的安装\t188
8．5．2 光?电复合基板的3D安装\t190
思考题\t191
第9章 微电子设备高密度安装中的电磁兼容及散热问题\t193
9．1 概述\t194
9．1．1 现代微电子设备高密度安装中所面临的挑战\t194
9．1．2 解决电子设备高密度安装中的电磁兼容和热问题是项系统工程\t194
9．1．3 安装工艺过程控制要求越来越精细\t194
9．2 微电子设备高密度安装中的电磁兼容性\t195
9．2．1 电磁兼容性及在电气安装中的要求\t195
9．2．2 微电子设备安装工艺的抗干扰性及其影响因素\t195
9．2．3 在高密度电气安装中对电磁兼容性的基本考虑\t196
9．2．4 在高密度电气安装中电气互连线的电长度\t197
9．2．5 电气安装互连线的寄生耦合\t198
9．2．6 用导线进行电气安装的电磁兼容性\t199
9．2．7 EMS、EMI和EMC\t201
9．3 微电子设备高密度安装中的热工问题\t201
9．3．1 概述\t201
9．3．2 微电子设备中的热产生源\t203
9．3．3 热管理――热量的散失方法\t206
9．3．4 热界面材料\t208
9．3．5 BGA散热片的黏附方法\t209
9．3．6 微电子设备中冷却手段的选择\t211
9．3．7 特殊的冷却方式\t214
思考题\t217
第10章 电子装联高密度安装中的微焊接技术\t219
10．1 高密度安装中的微焊接技术\t220
10．1．1 高密度安装中的微焊点与微焊接\t220
10．1．2 微焊接技术的工艺特征\t222
10．2 高密度安装中的微焊接工艺可靠性设计\t223
10．2．1 设计依据\t223
10．2．2 微焊接工艺可靠性设计的基本概念和内容\t223
10．2．3 微焊接工艺可靠性设计的定义和内容\t224
10．2．4 微焊接安装工程要求\t226
10．3 微焊接技术对传统SMT工艺的挑战\t226
10．3．1 焊膏钎料粉粒度的选择和钢网开孔\t226
10．3．2 焊膏印刷工艺中从未有过的基本物理问题\t228
10．3．3 微细元件及细间距器件对贴装的挑战\t230
10．3．4 微细元件及细间距器件对再流焊接的挑战\t231
10．4 微焊接对再流炉加热方式和加热机构的要求\t236
10．4．1 微焊接用再流焊接炉的基本热量传递方式及效果评估\t236
10．4．2 适合微细元件及细间距器件微焊接用的“远红外线+热风”炉\t240
10．5 细间距器件在微焊接过程中应关注的问题\t242
10．5．1 细间距封装器件在再流焊接过程中焊点的受热问题\t242
10．5．2 高密度安装中的共面性\t244
10．5．3 建议要关注的工艺问题\t247
思考题\t249
第11章 微焊接技术中常见的焊点缺陷及其分析\t251
11．1 细间距封装器件的安装工艺控制标准\t252
11．1．1 细间距封装器件的高密度安装工艺控制\t252
11．1．2 微焊接焊点缺陷的特征和分类\t253
11．2 微焊接中极易发生的焊点缺陷\t255
11．2．1 焊点焊料量不足（少锡）\t255
11．2．2 焊点桥连\t255
11．2．3 冷焊\t256
11．2．4 虚焊\t257
11．2．5 偏位\t257
11．2．6 元件滑动\t258
11．2．7 立碑现象\t259
11．2．8 芯吸现象\t259
11．2．9 开路\t260
11．2．10 不充分／不均衡加热\t260
11．2．11 元器件缺陷\t261
11．3 微焊点中的空洞\t263
11．3．1 概述\t263
11．3．2 空洞的产生\t264
11．3．3 空洞的分类及影响\t264
11．3．4 焊球中空洞的工艺控制标准要求\t266
11．4 球窝（PoP）\t267
11．4．1 球窝的分类和形位特征\t267
11．4．2 PoP再流焊接中球窝缺陷的图像特征\t269
11．4．3 PoP再流焊接球窝缺陷形成机理\t275
11．4．4 PoP再流焊接球窝缺陷的抑制措施\t276
思考题\t277
第12章 高密度安装中的微焊接焊点检测技术\t279
12．1 微焊点检测技术概述\t280
12．1．1 微焊接中的主要缺陷及其特征\t280
12．1．2 在微焊接中常用焊点检测方法及其适合性\t280
12．2 高密度安装中的X-Ray检测技术\t281
12．2．1 X-Ray检测技术的功能和检测原理\t281
12．2．2 X-Ray图像捕获\t282
12．2．3 实时X-Ray设备的选用\t282
12．2．4 断层X-Ray检测技术\t285
12．2．5 观察视野\t286
12．3 高密度安装中的其他检测技术\t287
12．3．1 声频显微扫描检测技术\t287
12．3．2 红外热敏成像\t289
12．3．3 扫描电镜（SEM）与能谱分析（EDX）\t290
12．3．4 BGA间隔测量\t292
12．3．5 光学检测\t292
12．3．6 破坏性分析\t293
12．4 产品生产性验收试验\t294
12．4．1 电气测试（ICT和FT）\t294
12．4．2 测试覆盖率\t295
12．4．3 老化和加速测试\t295
思考题\t297
第13章 现代电子装联高密度安装技术发展的瓶颈及未来可能的解决途径\t299
13．1 现代电子制造高密度安装技术现状\t300
13．1．1 高密度安装技术的发展历程\t300
13．1．2 先进的元器件加速了高密度安装技术的发展\t300
13．1．3 先进板级电路安装工艺技术的发展\t301
13．2 现代电子装联高密度安装技术正面临的瓶颈\t302
13．2．1 摩尔定律所揭示的发展规律\t302
13．2．2 焊膏印刷所面临的挑战\t304
13．2．3 贴片和贴片机面临的挑战\t305
13．2．4 再流焊接和焊接设备所面临的挑战\t306
13．2．5 电子整机与封装走向一体化\t306
13．3 电子装联技术未来走向\t307
13．3．1 背景\t307
13．3．2 下一代微型元器件安装技术――电场贴装\t307
13．3．3 电子装联技术未来的走向――自组装技术\t308
思考题\t309
缩略语\t311
跋\t317
