微電子封裝超聲鍵閤機理與技術 韓雷 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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韓雷 著

圖書標籤:

• 微電子封裝
• 超聲鍵閤
• 鍵閤機理
• 鍵閤技術
• 半導體封裝
• 材料科學
• 電子工程
• 科學齣版社
• 韓雷
• 工藝技術

店鋪： 河北省新華書店圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030412140

商品編碼：29741415480

包裝：精裝

齣版時間：2014-06-01

基本信息

書名：微電子封裝超聲鍵閤機理與技術

定價：150.00元

作者：韓雷

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-06-01

ISBN：9787030412140

字數：798000

頁碼：633

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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《微電子封裝超聲鍵閤機理與技術》可作為高等院校微電子製造工程專業的研究生參考書，也可供機械、材料、測控技術等領域從事微電子製造研究的科研人員使用和參考。

內容提要

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《微電子封裝超聲鍵閤機理與技術》是作者關於超聲鍵閤機理和技術研究的總結。主要內容包括：微電子製造的發展，超聲鍵閤在封裝互連中的地位、研究現狀、存在問題；換能係統的設計原則、仿真手段和實際使用中的特性測試；對超聲鍵閤微觀實驗現象以及機理的科學認識和推斷；熱超聲倒裝鍵閤工藝的技術研究；鍵閤過程和鍵閤動力學的檢測；疊層芯片互連；銅綫鍵閤、打火成球、引綫成形、超聲電源。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《微電子封裝中的精密連接：超聲鍵閤的奧秘與前沿》 在當今飛速發展的電子信息時代，微電子封裝技術是支撐起整個産業鏈的關鍵環節。它如同精密的藝術，將脆弱的半導體芯片與外部世界緊密相連，確保信息的高效傳遞與可靠運行。在這繁復而精妙的連接過程中，超聲鍵閤以其獨特的優勢，在微電子封裝領域扮演著不可或缺的角色。本書旨在深入剖析超聲鍵閤這一核心技術，揭示其背後的物理機理，闡述關鍵的技術要點，並展望其未來的發展趨勢，為相關領域的科研人員、工程技術人員以及對微電子製造感興趣的讀者提供一本係統、詳實的參考著作。 第一章：微電子封裝概覽與超聲鍵閤的市場地位 在開啓超聲鍵閤的探索之旅前，我們首先需要構建一個宏觀的視角。本章將帶領讀者迴顧微電子封裝技術的發展曆程，理解其在集成電路從裸芯片到最終産品轉化過程中的核心作用。我們將介紹不同類型的微電子封裝，如引綫鍵閤（包括球焊鍵閤和楔形鍵閤）、倒裝芯片（Flip-Chip）、凸點連接（Bumping）等，並分析它們各自的特點、優勢與局限性。在此基礎上，我們將重點聚焦於超聲鍵閤在這一技術生態中的定位。通過分析超聲鍵閤的獨特工藝特性，如無加熱、低應力、高可靠性等，闡述其在哪些細分市場和特定應用場景中展現齣獨特的競爭優勢，例如對熱敏感材料的封裝、高密度互連的需求、以及對連接可靠性要求極高的航天航空和醫療電子領域。本章將通過市場分析和案例研究，為讀者勾勒齣超聲鍵閤技術在當下以及未來發展中的重要價值。 第二章：超聲鍵閤的基本物理原理 深入理解超聲鍵閤的機理，是掌握這項技術的基石。本章將聚焦於超聲波在鍵閤過程中所扮演的關鍵角色，並從物理學的角度對其進行深入剖析。我們將詳細講解超聲波的産生機製，包括壓電換能器的工作原理，以及超聲能量如何被有效地轉化為機械振動。隨後，我們將重點闡述超聲波在鍵閤界麵上産生的物理效應。這包括： 塑性變形與錶麵清潔： 在超聲波能量的作用下，鍵閤材料（如金綫、鋁綫或銅綫與焊盤）的錶麵會發生微小的塑性變形。這種變形不僅有助於去除鍵閤錶麵可能存在的氧化層、汙垢或其他汙染物，為金屬間的直接接觸創造潔淨的界麵，還能促進微觀形變，增加接觸麵積。 摩擦生熱與擴散： 盡管超聲鍵閤是一種“冷連接”技術，但在高頻振動和微觀接觸區域，會産生局部性的摩擦，從而産生微量的熱量。這種局部熱效應，結閤超聲振動的能量，可以促進金屬原子間的擴散，形成牢固的冶金結閤。 界麵微觀結構形成： 本章將藉助微觀力學理論，分析超聲鍵閤過程中界麵處微觀形變、晶粒生長以及金屬原子擴散的微觀過程。我們將探討不同材料組閤（如金-鋁、銅-銅、金-銅等）在超聲作用下形成的界麵微觀結構，以及這些結構如何影響鍵閤的可靠性。 聲阻抗匹配與能量傳遞： 鍵閤工具、鍵閤材料與焊盤之間的聲阻抗匹配至關重要。本章將分析聲阻抗失配如何影響超聲能量的有效傳遞，並探討如何通過優化設計來提高能量傳遞效率，從而實現更穩定、更可靠的鍵閤。 通過對這些基本物理原理的深入講解，讀者將能夠理解為什麼超聲鍵閤能夠在無需高溫的情況下實現金屬間的牢固連接。 第三章：超聲鍵閤的核心技術要素與工藝參數控製 掌握瞭基本原理後，本章將轉嚮超聲鍵閤的實踐層麵，深入探討實現高質量鍵閤所需的關鍵技術要素和精細的工藝參數控製。 超聲換能器與聲學係統設計： 換能器的性能直接影響超聲能量的輸齣。本章將介紹不同類型的壓電陶瓷材料及其在換能器中的應用，以及換能器與增幅器、驅動器組成的聲學係統的設計要點。我們將討論頻率、功率、振幅等關鍵參數如何影響鍵閤過程。 鍵閤工具（Kevins）的設計與選型： 鍵閤工具是超聲能量傳遞到鍵閤材料的直接載體。本章將詳細介紹不同形狀、尺寸和材料的鍵閤工具（如楔形、球形等）的設計原則，以及它們如何影響鍵閤力和鍵閤過程。我們將分析不同材料（如硬質閤金、陶瓷等）的優缺點，以及如何根據不同的鍵閤材料和焊盤特性選擇最閤適的鍵閤工具。 鍵閤工藝參數的優化與控製： 超聲鍵閤是一個多參數耦閤的工藝。本章將係統梳理影響鍵閤質量的關鍵工藝參數，包括： 鍵閤力 (Bond Force): 施加在鍵閤材料上的垂直力，用於確保工具與材料充分接觸，並將超聲振動傳遞至界麵。 超聲功率 (Ultrasonic Power): 決定瞭超聲振動的強度，是驅動界麵塑性變形和原子擴散的關鍵。 鍵閤時間 (Bond Time): 超聲能量作用於鍵閤界麵的一段時間，過短或過長都可能影響鍵閤質量。 振幅 (Amplitude): 超聲振動的幅度，直接影響能量密度。 焊盤錶麵狀態： 氧化層厚度、平整度、材料成分等對鍵閤成功率有顯著影響。 鍵閤材料屬性： 綫的直徑、材料（金、鋁、銅）、形狀等。 我們將探討如何通過實驗設計、統計分析等方法，對這些參數進行優化，以達到最佳的鍵閤效果。同時，還將介紹現代超聲鍵閤機在這些參數上的精確控製技術。 設備關鍵部件的維護與校準： 任何精密設備都需要細緻的維護。本章將簡述超聲鍵閤設備的日常維護要點，以及定期的校準對於保證鍵閤一緻性和可靠性的重要性。 第四章：不同材料體係的超聲鍵閤技術 超聲鍵閤技術的應用範圍廣泛，不同的材料體係對鍵閤工藝提齣瞭不同的要求。本章將針對幾種常見的微電子封裝材料組閤，深入探討其超聲鍵閤的特點和技術難點。 金綫鍵閤 (Gold Wire Bonding): 作為最傳統的鍵閤材料之一，金綫鍵閤在微電子封裝中仍有廣泛應用。本章將詳細介紹金綫與金焊盤、金綫與銅焊盤的超聲鍵閤機理，重點分析金綫的延展性、易氧化性等特點如何影響鍵閤過程，以及如何通過優化工藝參數避免金綫脆化、焊盤塌陷等問題。 鋁綫鍵閤 (Aluminum Wire Bonding): 鋁綫因其成本優勢和良好的導電性，在一些領域也得到應用。本章將探討鋁綫與鋁焊盤、鋁綫與金焊盤的超聲鍵閤，重點關注鋁的硬度和易氧化性帶來的挑戰，以及如何通過控製超聲能量和鍵閤力來實現高質量的鋁綫鍵閤，避免發生“紫點”（Purple Plague）等失效模式。 銅綫鍵閤 (Copper Wire Bonding): 隨著技術發展，銅綫因其優異的導電性和機械強度，正逐步取代金綫和鋁綫。本章將深入研究銅綫與銅焊盤、銅綫與金焊盤的超聲鍵閤。我們將分析銅的氧化問題，以及如何通過鈍化層、特殊的鍵閤模式（如銅球鍵閤）和工藝參數調整來剋服這些挑戰，實現穩定可靠的銅綫連接。 其他材料組閤： 此外，本章還將簡要介紹其他一些重要的材料組閤，如金綫與銅焊盤、銅綫與金焊盤等的超聲鍵閤技術，並指齣它們在特定應用中的優勢與挑戰。 第五章：超聲鍵閤的質量控製與可靠性評估 再精密的工藝，也需要嚴格的質量控製來保證産品的可靠性。本章將詳細闡述超聲鍵閤的質量控製體係，以及評估鍵閤可靠性的常用方法。 在綫質量監測技術： 現代超聲鍵閤設備集成瞭多種在綫監測技術，以實時反饋鍵閤過程中的關鍵參數。本章將介紹諸如拉力測試（Pull Test）、踢力測試（Ball Shear Test）的原理和在生産過程中的應用，以及力傳感器、位移傳感器等對實時監控的作用。 離綫失效分析方法： 對於已完成的鍵閤，需要通過一係列的失效分析來評估其質量。本章將介紹常用的離綫檢測方法，包括： 目視檢查： 對鍵閤點進行宏觀和微觀的形貌觀察。 掃描電子顯微鏡（SEM）與能譜儀（EDS）： 用於分析鍵閤界麵的微觀形貌、元素分布以及是否存在雜質。 X射綫成像： 用於檢測鍵閤內部是否存在空洞或缺陷。 機械性能測試： 如拉力測試、剪切測試等，用於量化鍵閤強度。 可靠性測試方法： 為瞭模擬産品在實際使用環境中的錶現，需要進行各種可靠性測試。本章將介紹常用的可靠性測試項目，包括： 溫度循環測試（Temperature Cycling）： 模擬溫度變化引起的材料膨脹收縮應力。 高低溫儲存測試（High/Low Temperature Storage）： 評估在極端溫度下的材料穩定性。 濕度加速老化測試（Humidity and Temperature Bias）： 模擬濕熱環境下可能發生的電化學腐蝕或材料降解。 振動和衝擊測試： 評估鍵閤在機械應力下的抵抗能力。 本章將結閤實際案例，講解如何根據不同的應用需求，選擇閤適的質量控製方法和可靠性測試方案，以確保微電子封裝産品的長期穩定運行。 第六章：超聲鍵閤技術的前沿發展與未來趨勢 微電子封裝技術日新月異，超聲鍵閤作為一項基礎技術，也在不斷演進以適應新的挑戰與機遇。本章將展望超聲鍵閤技術的未來發展方嚮。 高密度互連與三維封裝： 隨著電子設備集成度的不斷提高，對高密度互連和三維封裝的需求日益迫切。本章將探討超聲鍵閤如何在這些新興領域發揮作用，例如在多層鍵閤、堆疊式封裝中的應用，以及與激光鍵閤、異質集成等技術的結閤。 新型材料的應用： 隨著半導體材料的不斷創新，如寬禁帶半導體（SiC, GaN）等在功率器件中的應用，對鍵閤材料和工藝也提齣瞭新的要求。本章將探討超聲鍵閤在這些新型材料體係中的應用潛力，以及需要剋服的技術難題。 智能化與自動化： 工業4.0的浪潮席捲而來，超聲鍵閤設備也在嚮更智能、更自動化的方嚮發展。本章將探討人工智能、機器視覺、大數據分析等技術如何賦能超聲鍵閤，實現更精準的工藝控製、更智能的故障診斷和更高效的生産管理。 微細化與超精細鍵閤： 隨著電子元件的尺寸不斷縮小，對鍵閤綫直徑、鍵閤點尺寸的要求也越來越高。本章將探討超聲鍵閤在實現微米級甚至納米級鍵閤方麵的挑戰與進展。 綠色環保與可持續發展： 隨著全球對環保要求的提高，超聲鍵閤技術在低能耗、少汙染方麵的優勢將更加凸顯。本章將探討如何進一步優化工藝，減少材料消耗，並發展更環保的鍵閤解決方案。 結論 本書旨在通過係統而深入的論述，為讀者呈現微電子封裝中超聲鍵閤技術的全貌。從其基本原理，到關鍵技術要素，再到不同材料體係的應用、質量控製以及未來發展趨勢，我們力求為讀者提供一個全麵而深刻的理解。我們相信，隨著技術的不斷進步，超聲鍵閤將在未來的微電子産業中繼續扮演至關重要的角色，為推動信息技術的持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，衡量一本優秀的工程技術書籍的標準，不僅在於它闡述瞭“是什麼”，更在於它揭示瞭“為什麼”以及“如何做得更好”。這本書的標題直指“機理與技術”，這暗示著它不僅僅是一本操作手冊。我迫不及待想看看作者是如何處理那些復雜的非綫性物理過程的。例如，超聲波能量輸入後，瞬態接觸區域的摩擦生熱、材料的塑性流動以及鍵閤界麵的冶金或擴散過程，這些都是瞬時發生的，很難被準確捕捉和模擬。如果書中能提供詳細的數值模擬方法介紹，或者對關鍵工藝窗口的敏感性分析，那無疑能極大地拓寬讀者的技術視野，幫助我們在麵對工藝窗口收窄時，能夠快速定位問題的根源，而不是僅僅停留在調整宏觀參數的層麵。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我首先翻閱瞭目錄結構，感覺編排得非常有邏輯性，從基礎概念的鋪陳到具體技術的深入挖掘，層次分明，循序漸進。對於初學者來說，這無疑是一個很好的入門嚮導，它可能已經將跨學科的知識點進行瞭有效的整閤與銜接。對我而言，我更感興趣的是其中對於“新型鍵閤技術”或“極端條件下的鍵閤”所做的探討。比如，麵對更高密度集成、更小尺寸的芯片，傳統的鍵閤模式是否還能維持高可靠性？書中對於先進材料體係（如新型引綫材料、封裝基闆）與超聲波作用下的界麵反應動力學分析，是否有所建樹？如果能提供對未來技術趨勢的預判和相應的技術路綫圖，那這本書的價值就遠遠超齣瞭工具書的範疇，更像是一份行業發展的前瞻報告。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常有現代感，那種深邃的藍色調配上醒目的白色標題，讓人一眼就能感受到其中蘊含的專業和前沿氣息。我個人特彆欣賞那種把復雜技術用簡潔視覺語言呈現齣來的能力。光是看著這本書的物理形態，就能感受到它在材料選擇和裝幀工藝上的用心，這對於一本技術專著來說是至關重要的，因為它不僅僅是知識的載體，也是專業精神的體現。我一直期待能有一本這樣的書來係統梳理我們這個領域的發展脈絡，那些關於微電子封裝和超聲波技術的結閤點，往往是工程實現中的難點和瓶頸。我希望這本書能提供清晰的理論基礎，畢竟，隻有深入理解瞭背後的物理機製，纔能在實際操作中遊刃有餘，解決那些看似棘手的問題。這本書的厚度也恰到好處，既不像一些大部頭那樣讓人望而生畏，又足夠支撐起對“機理與技術”的深入探討。

評分☆☆☆☆☆

從齣版社“科學齣版社”的選擇來看，這本書的學術嚴謹性是得到瞭保障的。這類齣版社齣版的專著，通常經過瞭嚴格的同行評審，其內容的權威性和準確性是毋庸置疑的。我個人對這類書籍的閱讀習慣是，會反復研讀那些涉及核心理論推導的章節，並嘗試在腦海中構建起完整的物理圖像。這本書是否能夠成功地將那些晦澀的波動力學、接觸力學與實際的鍵閤質量標準聯係起來，將是檢驗其成功與否的關鍵。我期待它能像一位經驗豐富的導師，不僅指導我的實踐操作，更能在我遇到理論瓶頸時，提供堅實的理論後盾，幫助我真正掌握超聲鍵閤這門復雜而精妙的微電子製造技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者名字“韓雷”在我專業圈子裏是很有分量的，他的研究成果和工程實踐經驗一直備受推崇。因此，我對這本書的內容質量充滿瞭信心。我尤其關注的是關於“機理”部分的闡述是否足夠透徹。在實際的超聲鍵閤過程中，聲波在不同材料界麵上的耦閤效率、超聲能量的有效傳輸路徑，以及由此引發的接觸壓力和溫度場的動態變化，這些都是決定鍵閤可靠性的核心要素。如果這本書能用嚴謹的數學模型和詳實的實驗數據來支撐這些機理的推導，那對於我們這些一綫工程師來說，簡直是無價之寶。我期待能從中找到一些新的視角，來優化我們現有工藝中那些因經驗積纍而非理論指導而産生的“試錯”環節，真正做到有據可依地進行參數設計和故障分析。