微電子封裝超聲鍵閤機理與技術 韓雷 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
• 可靠性
• 工藝技術
• 韓雷

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030412140

商品編碼：29330700200

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：

頁碼：

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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目錄

前言

章緒論1

1 1新技術革命浪潮下的微電子製造1

1 2現代微電子製造業中的封裝互連4

1 3微電子封裝測試和可靠性10

1 4微電子封裝互連的發展趨勢12

1 5超聲鍵閤機理與技術研究16

參考文獻24

第2章換能係統振動特性有限元分析25

2 1壓電材料結構的有限元方法25

2 2換能係統有限元模型28

2 3模態分析30

2 4諧響應分析41

參考文獻43

第3章換能係統多模態特性實驗研究44

3 1測試方法44

3 2測試結果46

3 3鍵閤工具響應振型與運動軌跡分析50

3 4多模態特性對鍵閤質量的影響52

3 5換能係統多模態産生原因及抑製建議55

參考文獻59

第4章換能係統優化與設計61

4 1基本結構尺寸計算61

4 2基於頻率靈敏度方法的係統結構優化65

4 3加工與裝配68

4 4設計實例69

參考文獻74

第5章PZT換能係統的特性和行為75

5 1換能係統等效電路與電學導納特性75

5 2阻抗分析儀測試換能係統的電學特性82

5 3加載電壓對PZT壓電換能器穩態電學特性的影響87

5 4環境溫度對PZT壓電換能器穩態電學特性的影響90

5 5連接鬆緊度對PZT壓電換能器穩態電學特性的影響93

5 6超聲換能係統的穩態響應與速度導納97

5 7超聲換能係統的實際加卸載過程100

5 8超聲換能係統的俯仰振動103

5 9劈刀的振動模態110

5 10換能係統電學輸入的復數錶示117

5 11實際引綫鍵閤過程換能係統的能量輸入122

參考文獻125



第6章超聲鍵閤界麵快速形成機理128

6 1超聲振動激活金屬材料位錯的觀察128

6 2原子擴散體係的激活能及快速通道機製134

6 3超聲界麵快速擴散通道機理143

參考文獻146







第7章擴散鍵閤界麵強度構成與演變規律148

7 1界麵原子擴散層厚與微結構強度構成148

7 2超聲鍵閤過程多參數與鍵閤界麵微結構演變規律155

7 3超聲鍵閤係統阻抗/功率特性164

參考文獻175

第8章熱超聲倒裝鍵閤界麵規律與鍵閤工具設計176

8 1熱超聲倒裝實驗平颱的搭建176

8 2多點芯片熱超聲倒裝鍵閤的實現177

8 3倒裝凸點的熱超聲植球工藝探索180

8 4倒裝界麵、鍵閤工具、工藝的協同181

參考文獻183

第9章倒裝多界麵超聲傳遞規律與新工藝184

9 1倒裝二鍵閤界麵TEM特性與界麵擴散184

9 2倒裝二界麵性能分析與工藝新構思188

9 3基闆傳能與基闆植球倒裝實現與傳能規律192

9 4熱超聲倒裝二界麵傳能規律分析195

9 5熱超聲倒裝鍵閤過程多參數影響規律198

參考文獻200

0章熱超聲倒裝鍵閤實驗係統及其相關技術201

10 1熱超聲倒裝鍵閤試驗颱201

10 2超聲在變幅杆 工具中的傳遞208

10 3超聲在倒裝界麵間的傳遞過程215

10 4熱超聲倒裝鍵閤過程監測係統229

10 5鍵閤過程監測係統數據采集和分析237

10 6金凸點 焊盤界麵的有限元模型及其求解244

10 7鍵閤力和超聲振動對鍵閤麵應力分布的影響250

10 8鍵閤強度的形成機理255

參考文獻263



目錄 v

vi 微電子封裝超聲鍵閤機理與技術



1章熱超聲倒裝鍵閤工藝優化266

11 1超聲功率對熱超聲倒裝鍵閤的影響266

11 2鍵閤力對熱超聲倒裝鍵閤的影響270

11 3鍵閤時間對熱超聲倒裝鍵閤的影響273

11 4超聲作用下金凸點的變形測量276

11 5熱超聲倒裝鍵閤的典型失效形式279

11 6新型熱超聲倒裝鍵閤工藝的提齣282

11 7階梯式鍵閤參數加載過程對倒裝鍵閤強度的影響283

參考文獻291

2章引綫鍵閤過程的時頻分析293

12 1新的解決方案——時頻分解293

12 2鍵閤壓力改變對鍵閤強度的影響299

12 3劈刀鬆緊度影響的時頻特徵321

12 4換能係統俯仰振動的時頻特徵333

參考文獻337

3章換能係統與鍵閤動力學的非綫性檢測與分析340

13 1工藝窗口與非綫性過程340

13 2鎖相非綫性342

13 3換能係統的非平穩加載345

13 4動力學係統的實驗建模與鍵閤工具對換能係統的非綫性作用346

13 5加載邊界條件以及滑移/黏滯現象351

13 6相關分析及其應用354

13 7關聯維數分析及其應用359

13 8鍵閤動力學細節判斷與認識368

13 9Lyapunov指數分析及其應用377

參考文獻381

4章加熱颱溫度引起對準誤差的檢測與消除383

14 1熱超聲倒裝鍵閤機的視覺係統384

14 2係列圖像的預處理和基本評價387

14 3圖像整體抖動的Weibull模型391

14 4圖像的錯位和畸變395

14 5加熱條件下係列圖像的整體和局部運動405

14 6吹氣裝置的實驗研究411

參考文獻418

5章基於高速攝像的EFO打火成球實驗研究421

15 1研究背景421

15 2打火成球過程研究實驗係統423

15 3球形成過程的分析429

15 4高爾夫球形成規律實驗研究438

15 5打火成球過程的熱能量利用估算447

參考文獻459

6章三維疊層芯片的互連461

16 1摩爾定律與疊層芯片互連461

16 2壓電底座激振裝置463

16 3激勵源與激振信號464

16 4疊層芯片一階固有頻率的實驗判彆473

16 5紅外測溫的可行性與加熱颱的升溫479

16 6加熱升溫的建模與芯片結構測溫實驗結果481

16 7疊層芯片引綫鍵閤動力學條件的討論489

參考文獻491

7章懸臂鍵閤與銅綫互連493

17 1超聲驅動電信號分析493

17 2懸臂鍵閤芯片撓度及鍵閤點形貌特性495

17 3懸臂鍵閤強度與界麵結構分析497

17 4提高懸臂鍵閤強度的工藝研究499

17 5銅綫懸臂鍵閤特性與規律505

17 6Cu綫鍵閤界麵的微區X衍射與HRTEM測試與分析509

17 7界麵Cu Al金屬化閤物形成條件及其晶體結構特性511

17 8銅綫鍵閤界麵特性與鍵閤強度的關係519

17 9Cu綫和Au綫鍵閤界麵微觀特性與性能比較519

參考文獻524

8章引綫成形過程的研究528

18 1引綫成形過程的研究現狀528

18 2基於高速攝像的引綫成形過程實驗研究529

18 3引綫成形過程的有限元分析558

參考文獻573

9章基於FPGA的超聲發生器設計與實現575

19 1超聲發生器的研究現狀575

19 2超聲發生器的建模與仿真581

19 3超聲發生器的頻率控製594

19 4基於FPGA的智能超聲發生器設計606

19 5智能超聲發生器的性能測試621

參考文獻631

目錄 vii

viii 微電子封裝超聲鍵閤機理與技術

作者介紹

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文摘

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序言

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先進微納製造與精密集成：聚焦超聲鍵閤的核心技術與前沿探索 在日益 miniaturized 且功能日益強大的電子産品浪潮中，微電子封裝技術扮演著至關重要的角色。它不僅是連接芯片與外部世界的橋梁，更是決定器件性能、可靠性和成本的關鍵環節。在眾多封裝技術中，超聲鍵閤以其獨特的非熔化連接、低溫工藝和高可靠性優勢，在微電子、MEMS、光電器件乃至生物傳感器等領域展現齣強大的生命力和廣闊的應用前景。本書籍，旨在深入剖析超聲鍵閤這一關鍵製造工藝的核心機理，並係統梳理其最新的技術進展與應用實踐，為相關領域的科研人員、工程師以及高等院校師生提供一部全麵、深入且具有指導意義的參考讀物。 本書並非僅僅羅列技術參數與操作流程，而是力求從微觀層麵揭示超聲鍵閤過程的物理本質。我們將詳細探討超聲能量在鍵閤界麵是如何傳遞、分散和轉化的。這涉及到超聲換能器的工作原理、聲波在不同材料中的傳播特性、以及在鍵閤界麵處發生的復雜聲學現象，如駐波效應、散射與衍射等。理解這些基礎的聲學行為，是優化鍵閤工藝、提高鍵閤質量的基石。 更進一步，本書將聚焦於超聲鍵閤過程中的核心物理機製。我們將深入分析在超聲振動作用下，金屬焊綫（如金綫、銅綫）或金屬帶材與基闆（如金墊、焊盤）錶麵發生的形變、塑性流動以及微觀錶麵的清潔與活化過程。這包括瞭應力-應變分析、材料塑性變形理論在鍵閤界麵上的應用，以及錶麵氧化層、汙染物在超聲振動下的破碎、擴散和移除機製。我們將詳細闡述“摩擦-焊接”理論，即通過超聲振動産生的相對滑動摩擦，在高溫高壓的微小接觸區域實現金屬原子間的冶金結閤。對界麵微觀結構的演化，如晶粒長大、界麵擴散、以及可能存在的夾雜物或空洞的形成與演變，也將進行細緻的描繪與分析。 此外，本書還將係統闡述影響超聲鍵閤質量的關鍵工藝參數及其相互作用。這包括超聲頻率、功率、作用時間（即“鉗位時間”）以及施加的垂直壓力（即“鉗位力”）。我們將探討不同參數組閤如何影響鍵閤界麵應力分布、形變程度、以及金屬結閤強度。例如，過高的超聲功率可能導緻焊綫或焊盤的過度形變，甚至斷裂，而過低的功率則無法實現有效的金屬結閤。同樣，不恰當的壓力和時間也可能導緻虛焊或過焊。書中將結閤大量實驗數據和仿真模型，揭示這些參數背後的物理規律，並提供優化參數以實現最佳鍵閤效果的指導。 在材料科學方麵，本書將重點關注參與超聲鍵閤的各種材料體係的特性及其對鍵閤質量的影響。這包括瞭不同種類的金屬焊綫（金、銅、鋁、銀等）及其閤金化帶來的性能差異，以及它們與各種基闆材料（如矽、陶瓷、聚閤物、金屬互連層等）之間的潤濕性、擴散性以及界麵反應。我們將深入討論錶麵處理技術，如等離子體處理、化學清洗、以及機械拋光等，如何影響鍵閤前基闆錶麵的清潔度、粗糙度和形貌，進而對超聲鍵閤的初始接觸和最終結閤質量産生決定性影響。 從技術應用的角度，本書將全麵梳理超聲鍵閤在不同領域的具體實現與發展。在傳統的微電子封裝領域，我們將探討其在引綫鍵閤（Wire Bonding）中的應用，包括金綫鍵閤、銅綫鍵閤和鋁綫鍵閤等，以及其在多層布綫、高密度封裝中的挑戰與解決方案。特彆地，我們將關注在異質集成、三維封裝（3D Packaging）等前沿技術中，超聲鍵閤如何扮演連接不同材料、不同功能模塊的關鍵角色。 本書還將深入探討超聲鍵閤在MEMS（微機電係統）器件製造中的獨特價值。MEMS器件通常尺寸微小，對封裝的精度和可靠性要求極高。超聲鍵閤能夠實現對精密結構的無損封裝，並且其低溫特性非常適閤與對溫度敏感的MEMS器件配閤。我們將討論其在傳感器、微執行器、微流控芯片等MEMS産品的封裝應用，以及在實現氣密性、液密性封裝方麵的技術考量。 此外，在光電器件封裝領域，超聲鍵閤也展現齣其不可替代的優勢。例如，在LED、激光二極管、光電探測器等器件的封裝中，需要精確對準和穩定連接。超聲鍵閤能夠提供高可靠性的電氣和光學連接，並且其低溫工藝避免瞭對敏感光敏材料的熱損傷。本書將分析超聲鍵閤在此類應用中的具體實施方案和優化策略。 麵嚮日益發展的先進封裝趨勢，本書還將探討超聲鍵閤在更廣泛的集成技術中的作用。例如，在柔性電子、可穿戴設備、以及生物醫學電子産品的製造中，材料的多樣性、結構的復雜性以及對封裝工藝的要求都提齣瞭新的挑戰。超聲鍵閤憑藉其適應性強的特點，正在為這些新興領域提供創新的解決方案。 為瞭促進技術交流與創新，本書還將重點關注超聲鍵閤技術的最新研發動態。這包括新型超聲換能器材料與設計、更高效的聲波聚焦技術、智能化的工藝控製係統、以及與人工智能（AI）和機器學習（ML）相結閤的工藝優化方法。例如，如何利用AI算法分析鍵閤過程中的實時數據，預測和控製鍵閤質量，從而實現自動化、高效率的生産。 本書還注重實際操作的指導性。我們將介紹不同類型超聲鍵閤設備的結構特點、工作原理以及選型原則。對於工藝操作，我們將提供詳細的步驟指導，包括設備調試、工藝參數設置、質量檢測方法等，並結閤實際案例分析常見的問題及其解決方案。質量檢測方麵，我們將覆蓋宏觀檢測（如外觀檢查、鍵閤拉力測試、剪切測試）和微觀檢測（如掃描電子顯微鏡SEM、透射電子顯微鏡TEM、X射綫顯微鏡等），以及非破壞性檢測技術（如超聲波檢測、X射綫成像）在評估鍵閤質量中的應用。 總而言之，本書旨在為讀者構建一個係統、深入且與時俱進的超聲鍵閤技術知識體係。通過對基本機理的深刻理解，對關鍵技術參數的精準把握，以及對多元化應用場景的全麵梳理，我們期望能夠激發讀者在微電子封裝超聲鍵閤領域進行更深入的研究與創新，從而推動整個微納製造和精密集成技術邁嚮新的高峰。

評分☆☆☆☆☆

在現代科技飛速發展的今天，對精細製造和微小器件的操控能力的要求越來越高，而微電子封裝正是這一領域的核心技術之一。這本書的齣現，為我提供瞭一個深入瞭解“超聲鍵閤”這一關鍵技術的絕佳機會。我一直認為，任何一項先進技術的背後，都離不開對其基本原理的深刻理解。因此，我非常期待本書能詳盡地闡述超聲波能量如何在微觀層麵引發材料的形變和結閤，以及不同金屬材料（如金、銅、鋁）在超聲鍵閤過程中的相互作用機製。作者韓雷的名字，似乎暗示著他在該領域有著深厚的學術造詣和豐富的實踐經驗。我希望這本書不僅能給我帶來理論上的啓迪，更能在實際操作層麵提供指導。例如，在實際的生産綫上，如何選擇閤適的超聲頻率、功率、時間和壓力，以及如何對這些參數進行精確控製，以確保鍵閤的可靠性和穩定性，這些都是我非常關心的問題。如果書中能夠包含一些關於新型鍵閤材料和工藝的介紹，那就更具前瞻性瞭。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的目錄和前言，我立刻被其嚴謹的結構和詳實的論述所吸引。作者顯然花費瞭大量的心思去組織和梳理微電子封裝超聲鍵閤的各個方麵，從最基礎的物理模型，到具體的工藝流程，再到質量控製和未來發展趨勢，都有著清晰的脈絡。我尤其對其中關於超聲波在材料界麵産生塑性變形和原子間鍵閤的機理描述感到興奮。書中對於不同鍵閤方式（如金絲球焊、金絲楔焊等）的詳細介紹，以及它們在不同應用場景下的優劣勢分析，都讓我受益匪淺。我一直覺得，要真正掌握一項技術，不僅要知道“怎麼做”，更要理解“為什麼這麼做”。這本書似乎正是朝著這個方嚮深入挖掘，它不僅會教我如何操作設備，更會讓我理解每一個參數設定的背後邏輯，以及材料特性和工藝參數之間的微妙關係。我特彆希望書中能有相關的圖示和實驗數據來佐證其觀點，這樣可以幫助我更好地理解抽象的理論概念。這本書的深度和廣度，預示著它將成為我學習和研究微電子封裝技術的一個重要參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當簡潔大方，雖然我還沒來得及深入閱讀，但僅憑書名和作者信息，就足以勾起我對微電子封裝技術濃厚的好奇心。我一直對電子産品內部那些微小卻至關重要的連接技術感到著迷，而“超聲鍵閤”這個詞匯更是帶有一種技術革新和精密度製造的意味。想象一下，通過聲波的力量，將細如發絲的金屬綫精準地連接到芯片的引腳上，這其中的原理和工藝想必蘊含著深厚的物理學和工程學知識。韓雷這個名字，或許是一位在這一領域有著豐富實踐經驗和獨到見解的專傢。我期待這本書能像一把鑰匙，為我打開微電子封裝世界的大門，讓我瞭解到從基本的物理效應到具體的設備操作，再到實際生産中的挑戰與解決方案。我尤其關心這本書是否會深入剖析超聲波能量是如何被轉化為鍵閤力的，以及不同材料之間的鍵閤效果會受到哪些因素的影響。如果它能提供一些案例分析，那就更好瞭，那樣可以幫助我更直觀地理解理論知識在實際應用中的體現。總而言之，這是一本值得我投入時間和精力去探索的書籍，它承諾將帶我領略現代電子製造中一項核心技術的魅力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目《微電子封裝超聲鍵閤機理與技術》一眼就吸引瞭我，因為它觸及瞭現代電子産業中最具挑戰性和創新性的領域之一。我一直對那些能夠實現微小物體之間精確、可靠連接的技術感到著迷，而超聲鍵閤正是其中一種極具代錶性的方法。我非常好奇，通過聲波這一看似無形的能量，如何能夠實現對微米級金屬綫的精妙操控，並形成堅固的連接。這本書的作者，韓雷，想必是一位在該領域深耕多年的專傢。我期待這本書能夠深入淺齣地講解超聲鍵閤的基本原理，例如聲波的傳播、能量的轉換以及在材料界麵産生的物理效應。更重要的是，我希望能夠瞭解到實際應用中的各種技術細節，比如不同的鍵閤類型（如球形接點、楔形接點等）的特點和適用場景，以及在實際生産過程中，如何通過調整工藝參數來優化鍵閤質量，例如提高鍵閤強度、降低接觸電阻等。如果書中能包含一些實例分析，講述如何解決實際生産中遇到的挑戰，那就更具參考價值瞭。

評分☆☆☆☆☆

從讀者角度來看，我通常會被那些能夠激發我思考，並且能讓我看到實際應用價值的書籍所打動。這本書的題目《微電子封裝超聲鍵閤機理與技術》恰恰具備瞭這種潛力。我一直對電子産品的小型化、高性能化趨勢感到好奇，而微電子封裝正是實現這一目標的關鍵環節。超聲鍵閤作為一種非加熱或低加熱的連接技術，在精密電子器件的製造中扮演著不可或缺的角色。我猜想，這本書會詳細介紹超聲鍵閤過程中涉及到的聲學原理、能量傳遞方式，以及材料的力學和電學特性在鍵閤過程中的作用。如果書中能夠結閤一些實際案例，比如智能手機、醫療電子設備等高性能産品的封裝過程，那就更能體現其技術價值。我非常期待能夠從這本書中學習到如何優化鍵閤參數以提高良品率，以及如何診斷和解決在實際生産中可能遇到的各種問題。這本書的齣現，對於我這樣想要深入瞭解半導體製造産業鏈的讀者來說，無疑是一份寶貴的財富。