电子制造技术 利用无铅、无卤素和导电胶材料PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

电子制造技术 利用无铅、无卤素和导电胶材料PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章　无公害电子制造技术简介1

1.1 工业发展趋势1

1.1.1 汽车工业1

目录1

1.1.2 电子工业2

1.2　全球无公害制造技术的发展趋势3

1.2.1 政府行为3

1.2.2 工业行为3

1.2.3　研究发展行为4

1.2.4　教育行为4

1.2.5 全球在无公害电子制造技术方面的努力5

1.3　无公害电子制造技术的发展趋势6

1.3.1 集成电路制造8

1.3.3 印刷电路板9

1.3.2 集成电路封装9

1.3.4　无铅焊料10

1.3.5 不含卤素的阻燃剂11

1.3.6 导电胶12

1.3.7 终身管理制12

致谢13

参考文献13

第2章　应用无铅焊料实现芯片（或晶片）级的互连21

2.1 简介21

2.2 凸点下金属化21

2.2.1 不带电镀的镍-磷浸金凸点22

2.2.2　铝-镍钒-铜凸点24

2.3.1 微球晶片凸点概述25

2.3 应用无铅焊料的微球圆片凸点25

2.3.2　微球的制备26

2.3.3　微球的控制28

2.3.4 微球圆片凸点28

2.4 置于圆片上的锡-银-铜焊料球31

2.4.1 晶片级芯片尺寸封装（WLCSP）31

2.4.2 带有应力缓释层的圆片级芯片尺寸封装32

2.5 在带有Ni-Au金属凸点硅片上掩膜印刷Sn-Ag焊料34

2.5.1 在不电解镍与焊料间的界面态34

2.5.2 金属互化物（IMC）和富磷镍层的生长36

2.5.3 凸点切向断裂面38

2.6 镍-金作为凸点下金属层的硅片上应用锡-铜、锡-银-铋、锡-银-铜等焊料的掩膜印刷40

2.6.1 回流化焊料凸点间的界面40

2.6.2　合金化焊料凸点间的界面42

2.6.3 焊料凸点的剪切力43

2.7 在带有钛-铜金属化层的硅片上掩膜印刷锡-铜、锡-银-铋、锡-银-铜焊料44

2.7.1 回流后焊料凸点间的界面44

2.7.2 合金化焊料凸点间的界面45

2.8 在带有铝-镍钒-铜凸点下金属层的硅片上焊料的掩膜印刷46

致谢47

参考文献47

第3章　在印刷电路板／衬底上用无铅焊料实现圆片级芯片尺寸封装（WLCSP）51

3.1 简介51

3.2 应用应力缓释层实现锡银铜圆片级芯片尺寸封装时焊料连接的可靠性51

3.2.1 有限元分析结果51

3.2.2　热循环分析结果52

3.2.3 应力缓释层对电容的影响55

3.3.1 等温条件下疲劳试验结果57

3.3 应用TiCu和NiAu凸点下金属化层实现SnAg、SnAgCu的WLCSP封装时焊料连接的可靠性57

3.3.2 热循环疲劳试验结果59

3.4 应用铝镍钒铜UBM实现WLCSP封装时锡银、锡银铜、锡银铜锑、锡银铟铜等焊料连接的可靠性62

3.4.1 在陶瓷衬底实现锡银、锡银铜、锡银铜锑、锡银铟铜WLCSP封装的热疲劳试验结果63

3.4.2 在印刷电路板上实现SnAgCu的WLCSP封装的热疲劳试验结果63

3.4.3 在印刷电路板上实现SnAgCu的WLCSP封装的高温储存64

3.4.4 在印刷电路板上SnAgCu的WLCSP封装的剪切力64

致谢67

参考文献67

4.1 简介74

4.2 适于使用无电镀镍-金、电镀金和电镀铜凸点的硅片74

第4章　无焊料凸点实现芯片（或圆片）级的互连74

4.3 不带电的镍-磷浸金凸点75

4.3.1 材料和工艺流程75

4.3.2　钝化层断裂78

4.4 电镀金凸点78

4.4.1　材料和工艺流程78

4.4.2 凸点的规格和测量方法79

4.5 电镀铜凸点79

4.5.1 材料和工艺流程79

4.5.2 需特别注意的方面79

4.6 电镀铜连线80

4.6.1 结构80

4.6.2　材料制备及工艺流程80

4.7.2 需特殊考虑的方面81

4.7.1　材料及其制备过程81

4.7　连线压焊的微弹簧81

4.8　连线压焊的金钮栓凸点82

4.8.1　材料及其制备过程82

4.8.2　设备83

4.9 连线压焊的铜钮栓凸点88

4.9.1　材料及其制备过程88

4.9.2 剪切力89

致谢90

参考文献91

第5章　在印刷电路板／衬底上应用无焊料凸点的圆片级芯片尺寸封装（WLCSP）92

5.1 简介92

5.2 带有各向异性导电薄膜的印刷电路板上应用金、铜、镍-金凸点的WLCSP封装的设计、材料、工艺过程和可靠性92

5.2.2 各向异性导电薄膜（ACF）93

5.2.1 印刷电路板（PCB）93

5.2.3 采用各向异性导电薄膜（ACF）的板上倒装片装配（FCOB）94

5.2.4 采用各向异性导电薄膜（ACF）的板上倒装片装配系统（FCOB）的温度循环测试97

5.2.5 采用各向异性导电薄膜（ACF）的板上倒装片装配系统（FCOB）表面绝缘电阻（SIR）的测试97

5.2.6 小结98

5.3 在衬底上使用焊料或黏结剂的铜连线圆片级芯片尺寸封装（WLCSP）99

5.4 在PCB板／衬底上使用焊料或黏结剂的微弹簧WLCSP99

5.5 在带有茚并羧酸（ICA）印刷电路板的金钮栓凸点WLCSP100

5.5.1 材料及其制备流程101

5.5.2 适用于SBB技术的设备101

5.6 在翘曲基板上使用茚并羧酸（ICA）的金钮栓凸点圆片级芯片尺寸封装（WLCSP）103

5.6.1　材料及其制备过程104

5.7 在PCB板上使用ACP/ACF进行金钮栓凸点WLCSP封装107

5.7.1 带有不导电填料的ACF/ACP107

5.6.2 量化测试和结果107

5.7.2　DSC测试结果108

5.7.3　DMA测试结果109

5.7.4　TMA测试结果109

5.7.5　TGA测试结果111

5.7.6 85℃/85％相对湿度测试及结果111

5.7.7 热循环测试及结果112

5.8 被扩散到带NCA的金焊盘PCB板的金钮栓凸点WLCSP封装112

5.8.1　材料及其制备过程113

5.8.2 可靠性114

5.9 使用NCA在焊盘镀金柔性衬底上进行金钮栓凸点WLCSP封装115

5.9.1 材料及其制备过程115

5.9.2 可靠性118

5.10 在PCB板上使用无铅焊料的铜钮栓凸点WLCSP封装119

5.10.1　材料及其制备过程119

5.10.2 可靠性120

致谢121

参考文献122

第6章　适用于集成电路封装的无公害铸模化合物125

6.1 简介125

6.2 适于塑料方形扁平封装（PQFP）的无公害铸模化合物126

6.2.1 阻燃系统——添加型阻燃剂126

6.2.2 耐火系统——新型树脂系统127

6.2.3 回流温度的升高对铸模化合物的影响128

6.2.4 配合无铅焊接的不含卤素的铸模化合物132

6.3.1 不含卤素的阻燃剂机制135

6.3　适于塑封焊球阵列封装（PBGA）的无公害铸模化合物135

6.3.2 由于Tg值的离差引起的PBGA封装翘曲137

6.3.3 由于应力吸收机制引起PBGA封装的翘曲140

6.4 适于制造自动化的PBGA封装的无公害铸模化合物141

6.4.1 不含卤素的阻燃树脂142

6.4.2　样品的制备143

6.4.3 Tg、收缩、黏性等对封装共面的影响144

6.4.4　湿度灵敏度的测试145

致谢147

参考文献147

7.2　无公害衬底贴装薄膜149

7.2.1 铅模PQFP封装中使用的充银薄膜DF-335-7149

7.1 简介149

第7章 集成电路封装中无公害衬底贴装薄膜149

7.2.2　BT衬底PBGA封装和芯片尺寸封装（CSP）使用的绝缘膜DF-400152

7.3 无公害铟-锡衬底贴装键合工艺155

7.3.1　铟-锡相图156

7.3.2 铟-锡焊料连接的设计和工艺流程157

7.3.3　铟-锡（In-Sn）焊料结点的特性158

致谢160

参考文献160

第8章 常规PCB板在环保方面的问题162

8.1　简介162

8.2 电子产品对环境的影响163

8.2.1 环保方面需要主要考虑的问题164

8.2.2　能源问题166

8.2.3　化学问题167

8.2.4　废弃物和可循环使用物174

8.2.5 无公害电子产品的设计175

8.3　针对印刷电路板行业环保方面的研究和探索177

8.3.1 减小能源和溶剂的使用量178

8.3.2 在印刷电路板中可更新的树脂179

8.3.3 拆卸时可重复使用的密封剂180

8.4 无卤素替代物方面研究的源动力181

8.4.1 背景和难点182

8.4.2　源动力182

8.4.3　可供选择的材料183

8.4.4 设计的测量和性能183

参考文献184

第9章　起阻燃作用的含卤素和不含卤素的材料186

9.1 简介186

9.2.1　产品方面187

9.2　溴化阻燃剂187

9.2.2　分类188

9.2.3　风险评估190

9.3 无卤素阻燃剂毒物学方面的研究192

9.3.1　基础知识192

9.3.2　脱氮作用194

9.3.3 生物测定流程194

9.4 阻燃塑料在环保方面的作用196

9.4.1 阻燃聚碳酸酯196

9.4.2 自熄灭的环氧树脂化合物199

参考文献201

10.2 PCB板的环保型设计203

10.2.1　流程模拟203

10.1　简介203

第10章　环保型印刷电路板的制造203

10.2.2　健康指数评估205

10.2.3 电路板的优化设计207

10.2.4 寿命周期分析（LCA）209

10.3 绿色印刷电路板的生产210

10.3.1 基本流程211

10.3.2　工艺流程的调整211

10.3.3　环境方面的影响214

10.4　环保的保形涂料215

10.4.1 基础知识215

10.4.2　涂料的选择216

10.4.3　加工方法216

10.4.4　分配方法217

10.4.5 工艺流程问题219

参考文献220

第11章　无铅焊料方面国际研究状况221

11.1　简介221

11.2 较早时期无铅焊料的研究状况222

11.3 近期无铅焊料的研究状况222

11.4 日本在这方面若干措施产生的影响225

11.5 美国在这些方面的反应225

11.6　什么叫无铅连接？227

11.7 无铅焊料的关键问题228

11.8 目前可用的无铅焊料228

11.8.1　锡96.5/银3.5（Sn96.5/Ag3.5）228

11.8.2　锡99.3/铜0.7（Sn99.3/Cu0.7）228

11.8.3　锡银铜（SnAgCu）228

11.8.5　锡银铋＋其他（SnAgBiX）229

11.8.4　锡银铜＋其他（SnAgCuX）229

11.8.7　锡锌＋其他（SnZnX）230

11.8.8　锡铋（SnBi）230

11.8.6　锡锑（SnSb）230

11.9　成本方面的考虑231

11.10 印刷电路板的终端处理231

11.11　元器件231

11.12　热破坏实验232

11.13 其他需要考虑的问题232

11.14　协会活动233

11.15 协会的观点233

11.16 先行者的选择是什么呢？233

11.17 可能的解决方法234

11.20　相关信息来源235

11.20.1 相关法律的制定235

11.18 无铅的材料安全吗？235

11.19　小结235

11.20.2 参与此项工作的独立的公司和电子工业机构236

11.20.3 目前被考虑的合金237

参考文献237

第12章　无铅焊料合金的发展238

12.1　相关标准238

12.2 毒性239

12.3 成本和可利用性241

12.4　无铅合金的发展状况241

12.4.1 目前正在使用的合金241

12.4.2　合金的调整和发展241

12.5 无铅合金的研究状况248

12.6 不同国家对各种无铅合金使用的倾向性264

12.6.1 日本的情况264

12.6.2 欧洲的情况266

12.6.3 北美洲的情况266

12.6.4 区域性选择情况的对比266

12.7　有关专利方面的情况267

12.8　结论268

参考文献268

第13章　主要的无铅合金273

13.1　共熔锡-银合金（Sn-Ag）273

13.1.1 物理特性273

13.1.2 力学性能274

13.1.3　浸润特性278

13.1.4　可靠性281

13.2　共熔锡-铜合金（Sn-Cu）286

13.2.1 物理特性286

13.2.2　机械特性287

13.2.3 浸润特性287

13.2.4　可靠性288

13.3　锡-银-铋合金（Sn-Ag-Bi）和锡-银-铋-铟合金（Sn-Ag-Bi-In）292

13.3.1 物理和机械特性292

13.3.2　浸润特性295

13.3.3 可靠性296

13.4　锡-银-铜合金（Sn-Ag-Cu）和锡-银-铜＋其他（Sn-Ag-Cu-X）299

13.4.1　物理特性299

13.4.2　机械特性302

13.4.3　浸润特性308

13.4.4　可靠性312

13.5　锡-锌合金（Sn-Zn）和锡-锌-铋合金（Sn-Zn-Bi）321

13.5.1 物理特性321

13.5.2　机械特性321

13.5.3 浸润特性322

13.5.4　可靠性323

13.6 小结325

参考文献326

第14章　无铅表面处理330

14.1　简介330

14.2 印刷电路板无铅表面磨光处理方案331

14.3 有机焊料性能保护剂（OSP）332

14.3.1　苯并三唑（BTA）332

14.3.2　咪唑335

14.3.3　苯甲亚胺336

14.3.4　预焊剂340

14.4　镍-金（Ni/Au）341

14.4.1 电解Ni/Au342

14.4.2 非电镀镍／浸金344

14.4.3 非电镀镍／非电镀（自动催化）金349

14.5　浸银350

14.6　浸铋357

14.7　钯（Pd）359

14.7.1 浸金或非浸金电解钯359

14.7.2 浸金或非浸金非电镀（自动催化）钯362

14.8 非电镀镍／钯／（闪金）363

14.9.2　无电镍／钯镍／闪金（Ni/PdNi/Au flash）365

14.9.1 电解镍／钯钴／闪金（Ni/PdCo/Au flash）365

14.9 镍-钯（其他）（Ni/Pd（X））365

14.10　锡367

14.10.1　电解锡367

14.10.2　浸锡369

14.11 电解镍-锡374

14.12　锡-铋（Sn-Bi）376

14.12.1 浸锡-铋合金376

14.12.2 电解锡-铋合金377

14.13 锡-铜（热气焊料）377

14.14　电解锡-镍378

14.15 固体焊料沉淀（SSD）379

14.15.1　热气焊料（HASL）379

14.15.2　Optipad380

14.15.3　Sipad381

14.15.4　PPT382

14.15.5 焊料覆层383

14.15.6 焊接喷射383

14.15.7　高级焊料384

14.16 印刷电路板表面处理小结384

14.17 元件表面处理选择方案386

14.18　镍-金（ENIG）387

14.19 电解钯387

14.20　非电镀镍-钯387

14.21 电解钯-镍388

14.22 锡388

14.23 电解锡-银389

14.25 锡-铜390

14.24 电解锡-铋390

14.26　元件表面处理小结392

参考文献392

第15章　无铅焊接的实现398

15.1 与带有表面贴装技术回流工艺无铅焊接的兼容性398

15.1.1 兼容性评估的试验方案398

15.1.2　兼容性研究结果402

15.1.3 需考虑的额外因素409

15.1.4　兼容性评估411

15.2　无铅波焊的实现411

15.3 回流条件对无铅焊接的影响413

15.4 无铅黏胶焊接的焊剂要求417

15.6 无铅焊料黏胶的清洁性能419

15.5 无铅黏胶操作的焊剂要求419

15.7　无铅残渣清理的焊剂要求422

15.8 无铅残渣清理的化学试剂／工艺流程422

15.9 无铅焊料黏胶的选择423

参考文献424

第16章　无铅焊接的难点426

16.1　表面处理的难点426

16.1.1 黑焊盘426

16.1.2 外部裂化／漏掉电镀428

16.1.3　锡须428

16.1.4　表面处理清洁阻抗433

16.2　焊接的难点433

16.2.1　金属互化物433

16.2.2　金属渣滓434

16.2.3 波峰焊接组分435

16.2.4　铅掺杂436

16.2.5　填料上浮440

16.2.6　吸湿性能差444

16.2.7 空洞444

16.2.8　粗糙连接形貌446

16.3 可靠性的难点446

16.3.1 锡制的有害物446

16.3.2　金属互化物小盘447

16.3.3　硬节点448

16.3.4　热损伤448

16.3.5 焊剂残留物的清理449

16.3.6 导电阳极电阻丝450

16.4 没能解决的难点451

参考文献453

第17章　导电胶的介绍458

17.1 电子封装：简单的回顾458

17.2 导电胶技术综述460

17.2.1 各向异性导电胶（ACA）461

17.2.2　各向异性导电胶（ICA）464

17.3 导电胶相关技术的基本知识和替代焊料的发展趋势470

17.4　研究目标471

17.4.1 银膜上的有机润滑剂的化学组分和特征471

17.4.2 导电胶的导电机理研究472

17.4.3 在常规金属上导电胶接触电阻不稳定的主要原因和接触电阻稳定性研究472

17.4.4 具有良好导电性、稳定的接触电阻和抗冲击的导电胶的研究进展472

致谢473

17.5　研究概况473

参考文献474

第18章　导电胶电导率的建立477

18.1 简介477

18.2　实验477

18.2.1　材料477

18.2.2 导电胶透射电镜方法（TEM）研究478

18.2.3 处理过程中传导性的建立478

18.2.4 卷曲收缩量的测量478

18.2.8 导电胶的处理479

18.2.7 处理时模量变化的测量479

18.2.6 具有导电黏附和润滑特征的薄银片电导率的建立479

18.2.5 在外部压力下银颗粒和导电胶电导率的变化479

18.2.9 交联密度测试480

18.3　结果与讨论480

18.3.1 银薄片间颗粒内连接的观察480

18.3.2 处理时导电胶导电性的建立480

18.3.3 银片润滑层与导电胶传导性之间关系的研究482

18.3.4 翘曲收缩与电导率关系的研究484

18.4 结论490

参考文献490

第19章　导电胶接触电阻不稳定的机理研究491

19.1 简介491

19.2.2 体电阻漂移的研究493

19.2.3 接触电阻漂移的研究493

19.2 实验493

19.2.1 材料概述493

19.2.4 氧化物形成的研究494

19.3　结果和讨论494

19.3.1 接触电阻漂移现象494

19.3.2 接触电阻潜在不稳定性现象的机理研究496

19.3.3　金属氧化物形成的观测500

19.4　结论501

参考文献502

第20章　导电胶接触电阻的稳定性503

20.1　简介503

20.1.1 影响电化腐蚀的因素503

20.1.2 防电化腐蚀的添加剂（氧气清道夫）503

20.2.3 导电胶翘曲行为的研究505

20.2.4 导电胶动态特性的研究505

20.2.1　材料505

20.2.2 接触电阻测试装置505

20.2 实验505

20.2.5 湿度吸收的测试506

20.2.6　黏结强度的测试506

20.3　结果与讨论506

20.3.1 电解对接触电阻漂移的影响506

20.3.2 湿度吸收对接触电阻漂移的影响507

20.3.3 应用添加剂提高接触电阻的稳定性507

20.4 结论512

20.5 小结513

参考文献513

英汉术语对照516

作者简介546