Richard K．Ulrich博士是阿肯色大学化学工程的一名教授。他是一名书籍编辑和嵌入式无源技术的专栏作家、NEMI学会成员、IEEE高级封装会刊的副编辑，他过去曾任电化学学会电介质科学和技术分部的主席。
　　William D．Brown博士是阿肯色大学电子工程学院研究部副主任、电子工程的杰出教授。自1991年以来，在大学高密度电子中心（HiDEC）的研究发起和引导中扮演了一个活跃的角色，该中心专注于推进电子封装材料和技术的最新进展。

　　《高级电子封装（原书第2版）》系统地介绍了电子封装的相关知识，涵盖了封装材料与应用、原料分析技术、封装制造技术、基片技术、电气考虑因素、机械设计考虑因素、热考虑因素、封装设计、封装建模、封装仿真、集成无源器件、微机电系统封装、射频和微波封装、可靠性考虑因素、成本评估与分析、三维封装等方面知识。《高级电子封装（原书第2版）》从理论到实践、深入浅出地讲解了电子封装的知识，为广大科技工作者、工程技术人员、研究人员提供了一本理想的参考书。
　　《高级电子封装（原书第2版）》适用于微电子、电子元器件、半导体、材料、计算机与通信、化工、机械、塑料加工等各个领域的人员阅读。可作为相关专业本科生、研究生的教材，也可作为广大科技工作者、工程技术人员的参考书。

　　密封主要通过4个主要过程完成：低温焊、钎焊、玻璃密封和焊接。低温焊密封通过在封装体和封装盖之间熔解金属合金来完成。最常使用的金属合金是共晶63Pb-37Sn，熔点是183℃。低温焊密封通常在链条式平炉之间进行，该炉提供了预热、熔化以及冷却区域。
　　钎焊使用比低温焊更高熔点的合金，比如共晶80Au-20Sn，熔点为280℃。Au-Sn合金的钎焊能提供比低温焊更强和更能抗腐蚀的密封，并且不需要使用助焊剂。低温焊和钎焊都要求在封装和封装盖上有可焊接的金属密封环。
　　玻璃密封使用熔点在400℃：~右的玻璃。由于要求相对高的温度对封装进行密封，芯片贴附材料必须基于玻璃或者金属预制坯，并且线焊、焊盘以及内部封装引脚必须采用单一金属系统（比如全部是铝）以避免可靠性问题。玻璃封装通常在链条式平炉上进行。由于玻璃密封过程的复杂性以及窄处理窗口，这种密封过程不再像以前那样流行。
　　焊接是密封军事封装的流行方法，因为它提供了非常高的产量以及非常高的可靠性。将高电流脉冲施加到具有旋转或者静止电极的封装盖上，局部温度可以达到1000~1500℃，从而将封装盖熔解到封装密封环上。焊接也可以使；用电子束或者激光器。这些方法的装配更昂贵，但是它们能以很高的速度进行焊接，并且阻止热进入封装内（这对于热敏元器件而言非常重要）。
　　10.9.2 密封封装测试
　　通过将封装进行泄漏，就可以进行密封封装集成测试。粗略泄漏测试能够测出10-4～10-1atm／cm。／s范围的泄漏，而精细泄漏测试能够测试出10-12～10-6atm／cm3／s范围的泄漏。粗略泄漏的测试过程如下：首先把封装在大于5Torr的真空吸气系统中放置lh，然后在液态碳氟化合物（FC-84）中沉浸30min，接着将封装沉浸在另一种比FC-80沸点更高的液态碳氟化合物（FC-40）中，将FC-40加热到比FC-80沸点更高的温度，在泄漏封装中的FC-80就会以可见气泡的形式排出。另一种替代方法是使用气体分析仪，将封装加热到125℃时检测FC-84分子，这种替代方法没有那么常用。
　　精细泄漏测试通过将封装放到充有氦气的压强为60psig的压力舱中“轰炸”2h，然后将封装放到装有氦气质谱计的真空舱中（封装的任何氦气泄漏都能通过质谱计检测出来）。
　　另一种泄漏测试方法能同时检测粗略泄漏和精细泄漏。封装首先放入混有1％Kr85（一种放射性追踪气体）的干燥氮气中进行加压，然后用放射性计数器检测由Kr_85的β衰减产生的γ射线。如果Kr-85泄漏到封装中，γ射线会穿透封装壁，并且放射性计数器会测量进入封装的Kr-85浓度。

译者序
第2版前言
第1章 微电子封装的导言和概览1
1.1 概述1
1.2 电子封装功能2
1.3 封装等级结构2
1.3.1 晶片贴装4
1.3.2 第一等级互连4
1.3.3 封装盖和引脚密封5
1.3.4 第二等级互连6
1.4 微电子封装技术简史6
1.5 封装技术的驱动力14
1.5.1 制造成本14
1.5.2 可制造性成本15
1.5.3 尺寸和重量15
1.5.4 电子设计15
1.5.5 热设计15
1.5.6 力学性能设计16
1.5.7 可制造性设计16
1.5.8 可测试性设计16
1.5.9 可靠性设计17
1.5.1 0可服务性设计17
1.5.1 1材料选择17
1.6 小结18
参考文献19
习题20

第2章 微电子封装材料22
2.1 概述22
2.2 一些重要的封装材料性质22
2.2.1 力学性能22
2.2.2 湿气渗透23
2.2.3 界面的粘滞性23
2.2.4 电气性能24
2.2.5 热性质25
2.2.6 化学性质26
2.2.7 系统可靠性26
2.3 封装中的陶瓷材料27
2.3.1 矾土（Al2O3）29
2.3.2 氧化铍（BeO）30
2.3.3 氮化铝（AlN）31
2.3.4 碳化硅（SiC）31
2.3.5 氮化硼（BN）32
2.3.6 玻璃陶瓷32
2.4 封装中的聚合物材料33
2.4.1 聚合物的基本知识33
2.4.2 聚合物的热塑性和热硬性35
2.4.3 水分和溶剂对聚合物的影响36
2.4.4 关注的一些聚合物性质36
2.4.5 微电子中所用聚合物的主要分类39
2.4.6 聚合物的第一等级封装应用43
2.5 封装中的金属材料45
2.5.1 晶片焊接45
2.5.2 芯片到封装或基底46
2.5.3 封装构造50
2.6 高密度互连基片中使用的材料51
2.6.1 层压基片52
2.6.2 陶瓷基片55
2.6.3 沉淀的薄膜基片56
2.7 小结58
参考文献58
习题60

第3章 处理技术62
3.1 概述62
3.2 薄膜沉淀62
3.2.1 真空现象62
3.2.2 真空泵63
3.2.3 蒸发65
3.2.4 溅射67
3.2.5 化学蒸气沉淀70
3.2.6 电镀72
3.3 模式化74
3.3.1 光平板印刷74
3.3.2 蚀刻77
3.4 金属间的连接79
3.4.1 固态焊接79
3.4.2 熔焊和铜焊81
3.5 小结82
参考文献82
习题83

第4章 有机PCB的材料和处理过程84
4.1 概述84
4.2 所有PCB层构造的普遍问题85
4.2.1 数据格式和规范85
4.2.2 计算机辅助制造和加工85
4.2.3 排版86
4.2.4 层叠材料87
4.2.5 制造容限综述88
4.3 PCB处理流程89
4.3.1 内层的制造91
4.3.2 MLB结构和外层的制造94
4.3.3 电气测试98
4.3.4 视觉和维度检测99
4.3.5 合同评审99
4.3.6 显微薄片分析100
4.4 介电材料101
4.4.1 介电材料的动因101
4.4.2 介电材料的构造与处理考虑因素102
4.5 表面抛光106
4.6 高级PCB结构107
4.6.1 高密度互连接和微型过孔107
4.7 规范和标准113
4.7.1 IPC简史113
4.7.2 有机PCB的相关标准113
4.8 主要术语115
参考文献118
习题118

第5章 陶瓷基片121
5.1 电子封装中的陶瓷121
5.1.1 引言和背景121
5.1.2 陶瓷基片的作用121
5.1.3 陶瓷的优势121
5.1.4 陶瓷成分122
5.1.5 陶瓷基片制造122
5.2 陶瓷基片的电气性能123
5.3 陶瓷基片的力学性能124
5.4 陶瓷基片的物理性能125
5.5 设计规则125
5.6 陶瓷上的薄膜126
5.6.1 引言和背景126
5.6.2 沉淀技术126
5.6.3 薄膜基片性质127
5.7 陶瓷上的厚膜127
5.7.1 引言和背景127
5.7.2 丝网准备和检查128
5.7.3 丝网印刷处理129
5.7.4 基片清理和处理环境130
5.7.5 厚膜的形成130
5.7.6 湿粘土的热处理过程131
5.7.7 厚膜的金属化131
5.7.8 厚膜电介质132
5.7.9 厚膜电阻133
5.8 低温共烧陶瓷133
5.8.1 LTCC技术133
5.8.2 绝缘胶带的处理和清洁室环境135
5.8.3 过孔的形成136
5.8.4 过孔的填充138
5.8.5 绝缘胶带材料的丝网印刷考虑因素139
5.8.6 检查140
5.8.7 绝缘胶带层整理140
5.8.8 层压141
5.8.9 烧制142
5.8.10 后处理143
5.8.11 设计考虑因素145
5.8.12 收缩预测与控制145
5.9 HTCC制造过程146
5.9.1 HTCC处理146
5.9.2 多层AIN146
5.10 高电流基片146
5.10.1 直接接合铜处理147
5.10.2 有源金属铜镀148
5.11 小结148
参考文献149
习题150

第6章 电气考虑、建模和仿真152
6.1 概述152
6.1.1 仅仅是一根导线吗？152
6.1.2 电气封装的功能152
6.2 基本事项153
6.2.1 电阻153
6.2.2 自感和互感157
6.2.3 电容161
6.2.4 参数提取程序163
6.3 信号完整性和建模163
6.3.1 数字信号的表示和频谱164
6.3.2 驱动器和接收器模型165
6.3.3 RC延迟167
6.4 传输线170
6.4.1 微带传输线174
6.4.2 端接反射175
6.4.3 信号线损耗和集肤效应180
6.4.4 网络拓扑181
6.5 耦合噪声或者串扰182
6.6 电源和地185
6.6.1 动态配电185
6.6.2 电源系统的阻抗186
6.6.3 去耦电容的谐振186
6.6.4 配电建模187
6.6.5 切换噪声188
6.7 总体封装IC模型与仿真191
6.7.1 仿真192
6.8 时域反射测量法192
6.9 小结195
参考文献195
习题196

第7章 热考虑因素200
7.1 概述200
7.1.1 热源200
7.1.2 热消除的方法201
7.1.3 故障模式202
7.2 热传递基本原理203
7.2.1 热传递速度方程203
7.2.2 元件的暂态热响应207
7.2.3 各种形状中的传导208
7.2.4 总体热阻213
7.2.5 强制对流热传递216
7.2.6 自然对流热传递223
7.3 空气致冷227
7.4 液体致冷228
7.4.1 单相液体致冷228
7.4.2 双相液体致冷228
7.5 高级致冷方法231
7.5.1 热管致冷231
7.5.2 热电致冷232
7.5.3 微通道致冷233
7.6 计算机辅助模型233
7.6.1 固体模型233
7.6.2 计算流体力学234
7.6.3 去耦合级别234
7.6.4 典型结果234
7.7 小结236
参考文献236
附录：热传递计算的热物理属性237
习题239

第8章 机械设计考虑241
8.1 概述241
8.2 变形与应变241
8.3 应力244
8.4 本构关系247
8.4.1 弹性材料248
8.4.2 塑性材料249
8.4.3 蠕变材料250
8.5 简化形式251
8.5.1 平面应力和平面应变251
8.5.2 梁问题252
8.6 失效理论256
8.6.1 静态失效256
8.6.2 断裂力学259
8.6.3 疲劳259
8.7 确定应力的分析方法261
8.7.1 双材料组的轴向效应261
8.7.2 双材料组的弯曲效应265
8.7.3 剥离应力266
8.7.4 三材料组268
8.8 数值方法271
8.8.1 有限元方法271
8.8.2 商业代码274
8.8.3 局限和危害276
8.9 小结276
参考文献277
参考书目277
习题278

第9章 分立和嵌入式无源元件283
9.1 概述283
9.2 现代电子系统中的无源元件284
9.3 无源元件的定义和结构288
9.4 基于薄膜的无源元件289
9.5 电阻器291
9.5.1 设计方程291
9.5.2 胶料嵌入式电阻器293
9.5.3 电阻器的材料294
9.6 电容器295
9.6.1 顺电体和铁电体297
9.6.2 电介质尺寸设计299
9.6.3 用于电容器的电介质材料300
9.7 电感器302
9.8 无源元件的电气特性303
9.8.1 理想无源元件的建模304
9.8.2 实际电容器的建模304
9.8.3 分立和嵌入电容器中寄生效应的差别305
9.8.4 实际电感器的建模307
9.8.5 实际电阻器的建模308
9.9 嵌入无源元件时的问题308
9.9.1 嵌入无源元件的原因308
9.9.2 嵌入无源元件的问题310
9.1 0去耦电容器311
9.1 0.1 去耦问题311
9.1 0.2 分立电容器的去耦311
9.1 0.3 嵌入式电容器的去耦312
9.1 1无源元件的未来313
参考文献314
习题314

第10章 电子封装的装配316
10.1 概述316
10.2 设施317
10.2.1 清洁室要求317
10.2.2 静电放电要求318
10.2.3 湿敏度级别要求318
10.2.4 回流焊温度319
10.3 元件的处理319
10.3.1 运送319
10.3.2 保存320
10.3.3 处理320
10.4 表面贴装技术装配321
10.4.1 焊料印制过程以及相关缺陷321
10.4.2 元件放置322
10.4.3 回流焊323
10.4.4 净化324
10.5 晶圆准备324
10.5.1 晶圆探测324
10.5.2 晶圆安装325
10.5.3 晶圆背面研磨/减薄325
10.5.4 晶圆锯割326
10.5.5 晶圆划线327
10.5.6 相关装备327
10.6 晶粒贴附328
10.6.1 环氧树脂328
10.6.2 热塑性材料和热固性树脂329
10.6.3 焊料330
10.6.4 返工330
10.6.5 晶粒贴附装备331
10.7 线焊331
10.7.1 热压缩线焊332
10.7.2 超声线焊332
10.7.3 热超声线焊332
10.7.4 带焊接332
10.7.5 球焊333
10.7.6 楔焊333
10.7.7 线焊测试334
10.7.8 带状自动化焊接336
10.7.9 等离子表面处理337
10.8 倒装芯片338
10.8.1 晶圆凸点339
10.8.2 助焊342
10.9 封装/密封/包装344
10.9.1 密封封装344
10.9.2 密封封装测试345
10.9.3 非密封包装345
10.1 0封装级别处理348
10.1 0.1 引脚修整、成形以及分离348
10.1 0.2 焊球贴附和分离348
10.1 0.3 标记348
10.1 1艺术级技术348
10.1 1.1 3D和堆栈晶粒348
10.1 1.2 射频模块349
10.1 1.3 微电子机械系统和微光电子机械系统350
10.1 1.4 纳米技术351
10.1 2小结352
参考文献352
习题352

第11章 设计考虑354
11.1 概述354
11.2 封装和电子系统354
11.2.1 封装功能354
11.2.2 系统和封装度量355
11.2.3 系统约束和折中356
11.2.4 系统划分358
11.3 封装功能间的折中360
11.3.1 信号线路360
11.3.2 配电366
11.3.3 热管理368
11.3.4 互连测试369
11.4 折中设计例子370
11.5 产品开发周期372
11.5.1 传统和修正的产品周期372
11.5.2 市场分析和产品规格374
11.5.3 框图和划分374
11.5.4 技术选择375
11.5.5 ASIC/PCB/MCM设计375
11.5.6 热/机械设计376
11.5.7 测试程序的开发376
11.5.8 制造工具开发377
11.5.9 制造/装配377
11.5.1 0鉴定377
11.5.1 1品质377
11.5.1 2产品引入378
11.6 设计概念378
11.6.1 元件回顾378
11.6.2 原理图概述380
11.6.3 设计视图383
11.6.4 反向标注383
11.6.5 仿真和评估384
11.7 PCB/MCM设计过程384
11.7.1 PCB设计流程385
11.7.2 库385
11.7.3 封装386
11.7.4 布线387
11.7.5 Fablink388
11.7.6 设计概念小结389
11.8 小结390
参考文献390
软件手册391
习题391

第12章 射频和微波封装392
12.1 概述与背景392
12.1.1 高频电路的本质392
12.1.2 高频电路应用393
12.1.3 基本概念394
12.2 传输线397
12.2.1 传输线模型398
12.2.2 系统级传输线399
12.2.3 平面传输线401
12.2.4 不连续性406
12.3 高频电路的实现410
12.3.1 材料的考虑410
12.3.2 微波单片集成电路412
12.3.3 MIC技术413
12.4 集总元件414
12.4.1 电容器414
12.4.2 电感器415
12.4.3 电阻器和端结416
12.5 分布式元件416
12.5.1 阻抗匹配设备417
12.5.2 滤波器417
12.5.3 功率分配器418
12.5.4 耦合器419
12.6 仿真和电路布局420
12.7 测量和测试421
12.8 频域测量421
12.8.1 测量系统422
12.8.2 探测硬件和连接器423
12.9 时域测量424
12.1 0设计例子424
12.1 1小结427
参考文献427
习题431

第13章 电力电子器件封装432
13.1 概述432
13.2 电力半导体器件技术432
13.2.1 理想和非理想的电力开关432
13.2.2 功率二极管435
13.2.3 晶闸管435
13.2.4 功率双极型晶体管436
13.2.5 金属氧化物半导体功率场效应晶体管436
13.2.6 绝缘栅双极型晶体管436
13.2.7 静电感应晶体管436
13.2.8 SiC半导体器件437
13.3 商用功率封装439
13.3.1 分立功率器件封装439
13.3.2 多芯片功率模块和一体化集成方案442
13.3.3 商用封装的热性能443
13.4 功率封装设计方法449
13.4.1 整体系统设计方法450
13.4.2 基底的选择452
13.4.3 基片和散热器的选择452
13.4.4 芯片的焊接方法453
13.4.5 键合457
13.4.6 热设计459
13.4.7 电磁干扰和电磁兼容461
13.4.8 高温电力电子器件461
13.5 小结462
参考文献462
习题464

第14章 多芯片和三维封装466
14.1 概述466
14.1.1 多芯片封装的历史回顾466
14.1.2 多芯片封装的动力467
14.2 封装层次和分类470
14.2.1 层次470
14.2.2 MCM剖析470
14.2.3 平面MCM方法472
14.3 3D系统477
14.3.1 3D系统的特征477
14.3.2 芯片和封装堆叠480
14.3.3 MCM堆叠482
14.3.4 折叠方法483
14.4 多芯片封装的选择484
14.4.1 产量/已知的合格芯片484
14.4.2 工艺兼容性485
14.4.3 2D和3D封装的密度度量485
14.4.4 走线密度485
14.4.5 输入/输出486
14.4.6 电气性能和基片选择488
14.4.7 热管理489
14.4.8 可测试性490
14.4.9 封装系统与片上系统490
14.5 密度缩放的趋势491
14.5.1 对于规则的或较少引脚的装配492
14.5.2 中等复杂引脚的装配方法1493
14.5.3 中等复杂引脚的装配方法2493
14.5.4 高密度封装的问题494
14.6 小结495
参考文献496
习题496

第15章 MEMS和MOEMS的封装：
挑战与案例研究498
15.1 概述498
15.2 背景498
15.2.1 混合信号、混合域、混合级封装：向下一代专用集成系统发展498
15.2.2 MEMS499
15.3 MEMS集成的挑战500
15.3.1 释放和粘附502
15.3.2 切割502
15.3.3 芯片处理503
15.3.4 晶圆级封装503
15.3.5 应力503
15.3.6 气密性504
15.3.7 测试504
15.3.8 MEMS封装中的艺术504
15.3.9 未来方向506
15.4 数字微镜器件的封装方法506
15.4.1 MOEMS和特殊DMD的背景介绍506
15.4.2 影响DMD封装的因素508
15.4.3 DMD封装设计509
15.4.4 DMD气密封装装配513
15.5 封装技术的未来挑战514
致谢515
参考文献515
习题517

第16章 可靠性分析518
16.1 概述518
16.1.1 概念定义518
16.1.2 失效模式520
16.1.3 本章涉及内容521
16.2 失效机理521
16.2.1 腐蚀522
16.2.2 机械应力524
16.2.3 电应力525
16.2.4 故障分析技术525
16.3 加速测试527
16.3.1 加速环境测试528
16.3.2 静电荷释放加速测试530
16.3.3 其他加速测试531
16.3.4 测试结构532
16.4 可靠性衡量532
16.4.1 失效率、MTBF和FIT532
16.4.2 可靠性函数533
16.4.3 Weibull分布537
16.4.4 正态分布540
16.4.5 失效分布图和浴盆曲线542
16.5 微电子系统的失效统计542
16.5.1 复合式失效模式组件的失效预测544
16.6 微电子学的可靠性科学在工业中的应用545
参考文献545
习题545

第17章 成本评估和分析551
17.1 概述551
17.2 产品成本551
17.2.1 直接成本551
17.2.2 间接成本552
17.2.3 传统的基于批量的成本估算552
17.2.4 基于活动的成本估算553
17.3 盈亏平衡分析555
17.3.1 线性均衡分析555
17.3.2 分段线性均衡分析557
17.4 学习曲线关系557
17.4.1 确定提升速率的指数值558
17.4.2 学习曲线实例559
17.5 预测模型560
17.5.1 方均差（MSE）562
17.5.2 均值绝对差（MAD）562
17.5.3 均值百分比误差（MPE）562
17.5.4 均值绝对百分比误差（MAPE）562
17.5.5 移动平均563
17.5.6 基于历史数据的预测销售564
17.5.7 指数平滑565
17.5.8 最小二乘回归570
17.6 比较分析571
17.6.1 资金项目选择和评估572
17.6.2 替代分析573
17.7 灵敏度分析574
17.7.1 单参数灵敏度分析575
17.7.2 乐观悲观灵敏度分析575
17.8 小结577
参考文献577
习题578

第18章 材料特性的分析技术581
18.1 概述581
18.2 X光衍射582
18.2.1 综述582
18.2.2 基本原理583
18.2.3 检测仪器584
18.2.4 实际中的考虑因素和应用585
18.3 拉曼光谱学588
18.3.1 综述588
18.3.2 基本原理588
18.3.3 检测仪器589
18.3.4 实际中的考虑因素和应用589
18.4 扫描探测显微镜592
18.4.1 综述592
18.4.2 STM原理和检测方法593
18.4.3 SFM原理和检测方法593
18.4.4 实际中的考虑因素和应用594
18.5 扫描电子显微镜和能量散射X光分光镜596
18.5.1 综述596
18.5.2 基本原理597
18.5.3 检测仪器597
18.5.4 实际中的考虑因素和应用599
18.6 共焦显微镜600
18.6.1 综述601
18.6.2 基本原理601
18.6.3 检测仪器601
18.6.4 实际中的考虑因素和应用602
18.7 Auger电子光谱学603
18.7.1 综述603
18.7.2 基本原理603
18.7.3 检测仪器607
18.7.4 实际中的考虑因素和应用609
18.8 X光光电子光谱学613
18.8.1 综述614
18.8.2 基本原理614
18.8.3 检测仪器616
18.8.4 实际中的考虑因素和应用617
18.9 二次离子质量光谱学621
18.9.1 综述621
18.9.2 基本原理621
18.9.3 检测仪器624
18.9.4 实际中的考虑因素和应用628
参考文献631
习题635