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第1章 高密度安装技术概论1

1.1 现代电子设备的电气安装2

1.1.1 电子设备概述2

1.1.2 电子设备的电气安装3

1.2 电子设备的高密度安装技术5

1.2.1 何谓高密度安装技术5

1.2.2 现代电子设备的安装密度7

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10

思考题12

第2章 高密度安装中的元器件15

2.1 电子设备用电子元器件16

2.1.1 电子设备用电子元器件的基本概念16

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17

2.2 现代微电子设备用电子元件19

2.2.1 现代微电子设备用分立元件19

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22

2.3 现代微电子设备用电子器件25

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25

2.3.2 高密度安装半导体封装技术26

2.3.3 高密度安装的半导体器件小型化和轻量化的发展27

2.4 集成电路（IC）30

2.4.1 集成电路及其特点30

2.4.2 集成电路的常用分类方法30

2.4.3 IC封装及其作用31

2.5 如何区别集成电路的封装类型32

2.5.1 周边配列封装32

2.5.2 表面阵列封装（BGA和CSP等）35

2.5.3 QFP、BGA、CSP等IC的主要电气特性比较43

思考题43

第3章 高密度安装中的IC多芯片组件45

3.1 SoC、SiP及HIC46

3.1.1 引言46

3.1.2 SoC和SiP46

3.1.3 HIC（混合IC）49

3.2 MCM多芯片组件50

3.2.1 MCM概述50

3.2.2 MCM的分类及特性比较52

3.2.3 HIC、MCM、SiP的相互关系53

3.3 模块、裸芯片和KGD55

3.3.1 模块（组件）55

3.3.2 裸芯片和KGD55

3.3.3 光模块57

3.3.4 微波IC和微波模块60

3.4 3D安装62

3.4.1 3D安装技术的发展62

3.4.2 3D安装工艺62

思考题64

第4章 高密度组装中的印制电路板67

4.1 概述68

4.1.1 印制线路、印制电路和印制板68

4.1.2 制造印制电路板的基本工艺方法及其特点69

4.1.3 印制板的分类70

4.2 高密度组装用多层印制电路板70

4.2.1 多层印制板（MLB）70

4.2.2 MLB互连基板的特点72

4.2.3 影响高密度安装MLB机械性能、电性能、热性能的因素73

4.2.4 高密度安装MLB基板布线的基本原则75

4.3 积层／高密度互连（HDI）印制板76

4.3.1 积层多层印制电路板（BLB）的高速发展76

4.3.2 积压多层印制板（BLB）的芯板77

4.3.3 积层用芯板的主要制造工艺78

4.3.4 目前采用非电镀方法制造（BLB）主要的工艺方法79

4.3.5 积层／高密度互连（HDI）印制板82

4.4 金属芯印制板及挠性印制板85

4.4.1 金属芯印制板的作用及常用的材料85

4.4.2 挠性印制板概述87

4.5 埋入元器件的印制板89

4.5.1 埋入式印制板概述89

4.5.2 同时埋置有源及无源元器件的系统集成封装基板91

4.6 高密度安装无铅印制板及表面可焊性涂覆层的选择92

4.6.1 无铅焊接对层压板的要求92

4.6.2 高密度安装高频印制板的可焊性涂层的特性分析93

思考题94

第5章 微细元器件在PCBA上的安装97

5.1 微细元器件概述98

5.1.1 微细元器件及其发展驱动力98

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98

5.1.3 微细元器件在高密度安装中的主要缺陷及其成因99

5.2 0201在PCBA基板上的安装100

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100

5.2.2 使用0201元件的PCB的安装设计101

5.2.3 0201在PCBA基板上安装的工艺窗口要求102

5.2.4 归纳与总结105

5.3 01005在PCBA基板上的安装106

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106

5.3.2 01005在PCB上安装焊盘图形设计的优化107

5.3.3 01005在PCB上安装的工艺窗口要求108

5.3.4 归纳与总结109

5.4 EMI/ESD器件的安装问题110

5.4.1 EMI/ESD类器件的基本特性110

5.4.2 EMI/ESD类器件供应商推荐的无铅再流焊接参数111

5.4.3 EMI/ESD类器件在安装中常见的焊接缺陷112

5.4.4 安装中焊接缺陷的形成机理及改进的措施112

思考题114

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117

6.1 细间距球阵列封装芯片118

6.1.1 细间距球阵列封装（FBGA）芯片118

6.1.2 芯片尺寸封装（CSP）119

6.2 细间距球阵列封装芯片安装技术概述121

6.2.1 细间距球阵列封装芯片安装技术的发展121

6.2.2 安装阶层（安装层次）的定义126

6.2.3 表面安装技术己成为现代电子产品高密度安装的主流工艺127

6.2.4 高密度安装技术的标准化及安装注意事项128

6.3 细间距球阵列封装芯片在PCBA上的安装130

6.3.1 焊膏及其应用130

6.3.2 钢网厚度和孔径设计131

6.3.3 贴装工艺与控制133

6.3.4 再流焊接133

6.3.5 清洗与免清洗136

6.3.6 安装间隔高度137

6.3.7 SMT后工序137

6.4 无引脚框架的超薄外形芯片（LGA/QFN）在PCBA上的安装138

6.4.1 阵列焊盘封装（LGA）138

6.4.2 无引脚周边扁平封装（QFN）142

6.4.3 芯片直接贴装（DCA）143

思考题143

第7章 细间距芯片在PCBA上的3D（堆叠）安装145

7.1 3D安装概述146

7.1.1 3D安装的定义与发展146

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148

7.2 SMT的新拓展——从二维走向三维151

7.2.1 3D安装技术在SMT中的拓展151

7.2.2 3D堆叠安装所面临的挑战153

7.3 3D堆叠（PoP）安装技术155

7.3.1 概述155

7.3.2 堆叠工艺157

7.3.3 PoP的安装形态158

7.3.4 助焊剂膏和焊膏的应用159

7.3.5 PoP芯片堆叠安装SMT工序解析160

思考题164

第8章 电子整机系统安装中的高密度安装技术167

8.1 电子整机系统概述168

8.1.1 系统及系统的特征168

8.1.2 电子整机系统的结构组成169

8.2 刚性印制背板的制造172

8.2.1 背板的作用、要求及分类172

8.2.2 光印制板的原理和构造173

8.3 刚性背板的安装175

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175

8.3.2 光印制板的安装180

8.4 微电子设备整机系统的安装182

8.4.1 微电子设备整机系统安装的内容和特点182

8.4.2 微电子设备安装电路的发展历程183

8.4.3 安装工艺设计的要求184

8.4.4 用导线进行机箱（柜）内的电气安装185

8.4.5 印制板插座架的装配187

8.4.6 门、设备和机架的装配187

8.5 微波组件和光模块的安装188

8.5.1 微波组件的安装188

8.5.2 光·电复合基板的3D安装190

思考题191

第9章 微电子设备高密度安装中的电磁兼容及散热问题193

9.1 概述194

9.1.1 现代微电子设备高密度安装中所面临的挑战194

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194

9.1.3 安装工艺过程控制要求越来越精细194

9.2 微电子设备高密度安装中的电磁兼容性195

9.2.1 电磁兼容性及在电气安装中的要求195

9.2.2 微电子设备安装工艺的抗干扰性及其影响因素195

9.2.3 在高密度电气安装中对电磁兼容性的基本考虑196

9.2.4 在高密度电气安装中电气互连线的电长度197

9.2.5 电气安装互连线的寄生耦合198

9.2.6 用导线进行电气安装的电磁兼容性199

9.2.7 EMS、EMI和EMC201

9.3 微电子设备高密度安装中的热工问题201

9.3.1 概述201

9.3.2 微电子设备中的热产生源203

9.3.3 热管理——热量的散失方法206

9.3.4 热界面材料208

9.3.5 BGA散热片的黏附方法209

9.3.6 微电子设备中冷却手段的选择211

9.3.7 特殊的冷却方式214

思考题217

第10章 电子装联高密度安装中的微焊接技术219

10.1 高密度安装中的微焊接技术220

10.1.1 高密度安装中的微焊点与微焊接220

10.1.2 微焊接技术的工艺特征222

10.2 高密度安装中的微焊接工艺可靠性设计223

10.2.1 设计依据223

10.2.2 微焊接工艺可靠性设计的基本概念和内容223

10.2.3 微焊接工艺可靠性设计的定义和内容224

10.2.4 微焊接安装工程要求226

10.3 微焊接技术对传统SMT工艺的挑战226

10.3.1 焊膏钎料粉粒度的选择和钢网开孔226

10.3.2 焊膏印刷工艺中从未有过的基本物理问题228

10.3.3 微细元件及细间距器件对贴装的挑战230

10.3.4 微细元件及细间距器件对再流焊接的挑战231

10.4 微焊接对再流炉加热方式和加热机构的要求236

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236

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240

10.5 细间距器件在微焊接过程中应关注的问题242

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242

10.5.2 高密度安装中的共面性244

10.5.3 建议要关注的工艺问题247

思考题249

第11章 微焊接技术中常见的焊点缺陷及其分析251

11.1 细间距封装器件的安装工艺控制标准252

11.1.1 细间距封装器件的高密度安装工艺控制252

11.1.2 微焊接焊点缺陷的特征和分类253

11.2 微焊接中极易发生的焊点缺陷255

11.2.1 焊点焊料量不足（少锡）255

11.2.2 焊点桥连255

11.2.3 冷焊256

11.2.4 虚焊257

11.2.5 偏位257

11.2.6 元件滑动258

11.2.7 立碑现象259

11.2.8 芯吸现象259

11.2.9 开路260

11.2.10 不充分／不均衡加热260

11.2.11 元器件缺陷261

11.3 微焊点中的空洞263

11.3.1 概述263

11.3.2 空洞的产生264

11.3.3 空洞的分类及影响264

11.3.4 焊球中空洞的工艺控制标准要求266

11.4 球窝（PoP）267

11.4.1 球窝的分类和形位特征267

11.4.2 PoP再流焊接中球窝缺陷的图像特征269

11.4.3 PoP再流焊接球窝缺陷形成机理275

11.4.4 PoP再流焊接球窝缺陷的抑制措施276

思考题277

第12章 高密度安装中的微焊接焊点检测技术279

12.1 微焊点检测技术概述280

12.1.1 微焊接中的主要缺陷及其特征280

12.1.2 在微焊接中常用焊点检测方法及其适合性280

12.2 高密度安装中的X-Ray检测技术281

12.2.1 X-Ray检测技术的功能和检测原理281

12.2.2 X-Ray图像捕获282

12.2.3 实时X-Ray设备的选用282

12.2.4 断层X-Ray检测技术285

12.2.5 观察视野286

12.3 高密度安装中的其他检测技术287

12.3.1 声频显微扫描检测技术287

12.3.2 红外热敏成像289

12.3.3 扫描电镜（SEM）与能谱分析（EDX）290

12.3.4 BGA间隔测量292

12.3.5 光学检测292

12.3.6 破坏性分析293

12.4 产品生产性验收试验294

12.4.1 电气测试（ICT和FT）294

12.4.2 测试覆盖率295

12.4.3 老化和加速测试295

思考题297

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299

13.1 现代电子制造高密度安装技术现状300

13.1.1 高密度安装技术的发展历程300

13.1.2 先进的元器件加速了高密度安装技术的发展300

13.1.3 先进板级电路安装工艺技术的发展301

13.2 现代电子装联高密度安装技术正面临的瓶颈302

13.2.1 摩尔定律所揭示的发展规律302

13.2.2 焊膏印刷所面临的挑战304

13.2.3 贴片和贴片机面临的挑战305

13.2.4 再流焊接和焊接设备所面临的挑战306

13.2.5 电子整机与封装走向一体化306

13.3 电子装联技术未来走向307

13.3.1 背景307

13.3.2 下一代微型元器件安装技术——电场贴装307

13.3.3 电子装联技术未来的走向——自组装技术308

思考题309

缩略语311

跋317