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电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 1 / 54 《电子封装材料与工艺》学习笔记整理：AnndiQQMAIL:1808976@QQ.COM来源：电子胶水学习指南（www.g4e.cn）本人主要从事IC封装化学材料（电子胶水）工作，为更好的理解IC封装产业的动态和技术，自学了《电子封装材料与工艺》，貌似一本不错的教材，在此总结出一些个人的学习笔记和大家分享。此笔记原发在本人的“电子胶水学习指南”博客中，有兴趣的朋友可以前去查看一起探讨之！前言及序言（点击链接查看之）---------------------------------1第一章集成电路芯片的发展与制造-------------------------2—3第二章塑料、橡胶和复合材料------------------------------4—8第三章陶瓷和玻璃------------------------------------------9—12第四章金属-----------------------------------------------13—17第五章电子封装与组装的软钎焊技术----------------------18—27第六章电镀和沉积金属涂层--------------------------------28—30第七章印制电路板的制造----------------------------------31—36第八章混合微电路与多芯片模块的材料与工艺-------------37—45第九章电子组件中的粘接剂、下填料和涂层---------------46—49第十章热管理材料及系统----------------------------------50—54个人感慨---------------------------------------------------------54电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 2 / 54 第一章集成电路芯片的发展与制造1、原子结构：原子是由高度密集的质子和中子组成的原子核以及围绕它在一定轨道（或能级）上旋转的荷负电的电子组成（NeilsBohr于1913年提出）。当原子彼此靠近时，它们之间发生交互作用的形成所谓的化学键，化学键可以分成离子键、共价键、分子键、氢键或金属键；2、真空管（电子管）：a.真空管问世于1883年Edison（爱迪生）发明白炽灯时，1903年英格兰的J.A.Fleming发现了真空管类似极管的作用。在爱迪生的真空管里，灯丝为阴极、金属板为阳极；b.当电子管含有两个电极（阳极和阴极）时，这种电路被称为二极管，1906年美国发明家LeeDeForest在阴极和阳极之间加入了一个栅极（一个精细的金属丝网），此为昀早的三极管，另外更多的电极如以致栅极和帘栅极也可以密封在电子管中，以扩大电子管的功能；c.真空管尽管广泛应用于工业已有半个多世纪，但是有很多缺点，包括体积大，产生的热量大、容易烧坏而需要频繁地更换，固态器件的进展消除了真空管的缺点，真空管开始从许多电子产品的使用中退出；3、半导体理论：a.在IC芯片制造中使用的典型半导体材料有元素半导体硅、鍺、硒，半导体化合物有砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）、磷化铟（InP）；b.二极管（一个p-n结），当结上为正向偏压时可以导通电流，当反向偏压时则电流停止；c.结型双极晶体管：把两个或两个以上的p-n结组合成一个器件，导致了晶体管的出现，晶体管是一种能够放大信号或每秒开关电流几十亿次的器件。昀初的器件使用点接触穿入鍺半导体本体，随后的晶体管使用鍺作为半导体的结（双极）型晶体管，鍺这种半导体材料后来被硅所代替；（基极B发射极E集电极C）d.场效应晶体管（FET）（源区、漏区、栅区）e.结型场效应晶体管（JFET）:电子不穿过p-n结，而是从两个p型半导体之间形成所谓的n-沟道从源极向漏极流动，n-沟道作为晶体管的输出部分，而栅到源的p-n结是输入部分；f.金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），它是以JFET晶体管同样的原理进行工作的，但使用电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 3 / 54 施加在内建电容器两端的输入电压来控制源极到漏极的电子流动g.互补型金属氧化物半导体场效应晶体管：当两个MOSFET晶体管（一个是n-p-n型，另一个是p-n-p型）连接在一起时，这种组合结构叫做互补型MOSFET或互补型金属氧化物半导体场效应晶体管（CMOSFET），其优点是使电路简化（不需要负载电阻）、很低的功率耗散以及产生一个与输入信号反向的输出信号的能力；4、集成电路基础：一个集成电路（IC）芯片是把元器件连在一起的集合体，在一个单片半导体材料上制造出一个完整的电子电路。第一块IC的构思和建造应该归功于于TexasInstruments公司的JcakKilby在1958年的工作。每门的功率与特征尺寸呈线性变化，而每个芯片的功耗P却主要受到与特征尺寸二次方成反比的影响，如下式所示：P=f（频率，C，V2，门数），其中频率为时钟频率、C为电容、V为电压、门数为芯片面积/特征尺寸的平方；5、集成电路芯片制造：a.晶锭的生长与晶圆片的制备：硅的熔点1415℃，切克劳斯基（CzochralskiCZ）法是昀常用的生长硅锭的方法，晶锭的形状包括在籽晶端形成的一个很细的圆形缩颈（直径约3.0mm），然后是大的圆柱体和带有一个钝尾的端部，晶锭的长度和直径取决于轴的旋转、籽晶的提拉速度、硅熔体的纯度与温度等，晶锭的尺寸有多种多样，直径从3in（75mm）到12in（300mm），昀长的长度约为79in（2m），晶锭的生长速率约为2.5~3.0in/h（63.5~76.2mm/h）。然后将硅晶锭切成晶圆片并进行磨边、抛光、打标等处理；b.洁净度：净化间是按照1ft3（0.0283m3）空气中允许有多少直径在0.5um的颗粒物来分级的，一般可分为1级~100000级，例如1000级净化间是在1ft3空气中有1000个尺寸为0.5um的颗粒物，对于IC制造来说，净化间的范围在1级~1000级，主要取决于工艺的需要；c.集成电路制造：氧化→光刻→扩散→外延→金属化→钝化→背面研磨→背面金属化→电性能测试→管芯分割（详细情况可参看《芯片制造工艺制程实用教程》内相关笔记）电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 4 / 54 第二章塑料、橡胶和复合材料1、基础部分：a.聚合物的定义：聚合物是由大量称之为单体的小分子连在一起形成的大分子，把这些单体连在一起所涉及的工艺称之为聚合，长分子链包括氧、氢、氮、碳、硅、氯、氟和硫等；b.聚合物的类型：■加聚物和缩聚物；■线型、支化、晶体、非晶体、液晶共聚物、橡胶及聚合物合金；■橡胶、热固性、热固性c.合成方式:本体聚合（MWD较宽）、溶液聚合、乳液聚合（MWD较窄）、悬浮聚合（MWD相对窄）。MWD-分子量分布；d.相关术语：■塑料术语：B阶、NEMA标准、pH值、包封、表面电阻率、玻璃化转化点、薄膜粘接剂、储存寿命、触变、促进剂、催化剂、弹性模量、弹性体、低温流动（蠕变）、电容、电阻率、放热反应、放热曲线、工作寿命、功率因子、固化剂、固化时间、固化、灌注、化合物、加速剂、交联、介电常数（介电系数或电容率）、介电功率因子、介电强度、介电损耗角（介质相差）、介电损耗因子（介电损耗指数）、介电损耗、介电系数、介电相角、浸渍、晶态熔点、聚合、聚合物、绝缘电阻、抗弯模量、抗弯强度、老化、硫化、洛氏硬度、埋置、模塑、耐潮性、耐电弧性、耐电强度（介电强度或击穿强度）、粘度、凝胶、膨胀系数、起泡剂、热变形点、热导率、热封、热固性树脂、热熔粘接剂、热塑性树脂、溶剂、润湿、邵氏硬度、适用期、树脂、水解、塑料、损耗因子（损耗正切、近似功率因子）、碳氟化合物、体积电阻率（比绝缘电阻）、填料、烃、涂覆、维卡软化温度、吸湿、吸水率、橡胶、抑制剂、应变、应力、硬化剂、有机物、增韧剂、增塑剂、粘接剂、粘结强度、直接粘接、注塑；■电绝缘性能术语：介电强度（数值越高绝缘性越好）、电阻和电阻率（数值越高绝缘性越好）、介电常数（对高频或功率用途，较低的介电常数昀好）、功率因子和损耗因子（数值越低越好，表明系统的效率高，损耗小）、耐电弧性（越高越好）、相对击穿指数（CTI）；电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 5 / 54 2、热塑性塑料a.丙烯酸树脂：供应商有Dupont、Dowchemical、Exxon、GE、ICIAcrylics、Asahi、BASF；b.氟塑料：■聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物（FEP）、全氟烷氧基（PFA）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）和聚氟乙烯（PVF）;■用途：涂层、薄膜、套管、光纤和载带；■供应商：ELFAtochem、Dupont、Dyneon、Creanova、Solvay、Ausimont；c.酮树脂（醚键-O-，酮键R2-C=O）：■聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）;■用途：导线和电缆绝缘层以及连接器；■供应商：Solvay、Shell、Victrex；d.液晶聚合物（LCP）：■Xydar（SolvayAdvancedPolymers，LLC）、Vectra（TiconaCorp.）、Zenite（E.I.DupontdeNemours&Co.）；■用途:模塑高精度的复杂零件、片式载体、插座、连接器、PGA、线圈和继电器壳体；e.尼龙（聚酰胺）（-CONH-）：■已有12种不同类型尼龙、10种是脂肪族的、2种是芳香族的。除此之外还有Nomex[(聚)1，3-亚苯基间苯二甲胺]和Kevlar[（聚）1,4-亚苯基对苯二甲胺];■用途：板卡导槽、连接器、接线盒、天线架、线圈和插头；■供应商：Honeywell、Quadrant、Dupont、ElfAtochem、Bayer；f.聚酰胺-酰亚胺（-CONH--CONCO-）模塑制品的应用包括电子连接器和喷气发动机分量发电机零件，溶液形式聚合物用于漆包线和各种电子应用，供应商包括Quadrant和Solvay）；g.聚酰亚胺（-CONCO-）:Kapton、Vespel、Pyralin、PyreMLh.聚醚酰亚胺：GEplastic的Ultem；i.聚芳酯和聚酯：■聚芳酯PA、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸环己烷-二电子胶水学习指南： 电子胶水论坛： 中国胶水网： 6 / 54 甲酯PCT；■用途：连接器、继电器壳体、线圈、开关和熔断器盖、灯座、线圈管、接线盒、插座、PGA、片式载体、表面安装元器件；■供应商：Eastman、Honeywell、Bayer、Dupont、DowChemical、GE、Ticona、Creanova；j.聚碳酸酯：主要用于连接器、断路器盒和线圈，供应商包括Bayer、DowChemical和GE；k.聚烯烃：主要用于导线和电缆的绝缘层，供应商包括Eastman、Qu