《電子製造技術——利用無鉛、無鹵素和導電膠材料》是2005年化學工業出版社出版的圖書，作者是[美]劉漢誠(John H.Lau)、[美]汪正平(C.P.Wong)、[美]李寧成(Ning cheng Lee)、李世瑋(S.W.Ricky Lee)。
基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
電子產品對環境的污染日益受到人們的關注，我國也即將出台《電子信息產品生產污染防治管理辦法》，規定自2006年7月1日起投放市場的國家重點監管目錄內的電子信息產品不能含有鉛、汞、鎘等有害物質。為加速環保電子進程，提高國內相關管理人員和技術人員環保意識，化學工業出版社特引進該領域的權威書《電子製造技術——利用無鉛、無鹵素和導電膠材料》。
本書詳細講述了無鉛、無鹵素和導電膠技術以及它們套用於低成本、高密度、高可靠性和環保等方面的潛力，涵蓋了電子和光電子封裝及內連線領域的設計、材料、工藝、設備、製造、可靠性、元件、封裝及系統工程、技術及市場管理等方面的內容。
本書適用於電子製造業和封裝業中希望掌握無鉛、無鹵素和導電膠技術解決方案的技術人員閱讀，也適合於需要低成本設計並對環境保護有著積極作用的設計工作人員閱讀。
本書詳細講述了無鉛、無鹵素和導電膠技術以及它們套用於低成本、高密度、高可靠性和環保等方面的潛力，涵蓋了電子和光電子封裝及內連線領域的設計、材料、工藝、設備、製造、可靠性、元件、封裝及系統工程、技術及市場管理等方面的內容。
本書適用於電子製造業和封裝業中希望掌握無鉛、無鹵素和導電膠技術解決方案的技術人員閱讀，也適合於需要低成本設計並對環境保護有著積極作用的設計工作人員閱讀。
目錄
第1章無公害電子製造技術簡介1
1.1工業發展趨勢1
1.1.1汽車工業1
1.1.2電子工業2
1.2全球無公害製造技術的發展趨勢3
1.2.1政府行為3
1.2.2工業行為3
1.2.3研究發展行為4
1.2.4教育行為4
1.2.5全球在無公害電子製造技術方面的努力5
1.3無公害電子製造技術的發展趨勢6
1.3.1積體電路製造8
1.3.2積體電路封裝9
1.3.3印刷電路板9
1.3.4無鉛焊料10
1.3.5不含鹵素的阻燃劑11
1.3.6導電膠12
1.3.7終身管理制12
致謝13
參考文獻13
第2章套用無鉛焊料實現晶片（或晶片）級的互連21
2.1簡介21
2.2凸點下金屬化21
2.2.1不帶電鍍的鎳磷浸金凸點22
2.2.2鋁鎳釩銅凸點24
2.3套用無鉛焊料的微球圓片凸點25
2.3.1微球晶片凸點概述25
2.3.2微球的製備26
2.3.3微球的控制28
2.3.4微球圓片凸點28
2.4置於圓片上的錫銀銅焊料球31
2.4.1晶片級晶片尺寸封裝（WLCSP）31
2.4.2帶有應力緩釋層的圓片級晶片尺寸封裝32
2.5在帶有NiAu金屬凸點矽片上掩膜印刷SnAg焊料34
2.5.1在不電解鎳與焊料間的界面態34
2.5.2金屬互化物(IMC)和富磷鎳層的生長36
2.5.3凸點切向斷裂面38
2.6鎳金作為凸點下金屬層的矽片上套用錫銅、錫銀鉍、錫銀銅等
焊料的掩膜印刷40
2.6.1回流化焊料凸點間的界面40
2.6.2合金化焊料凸點間的界面42
2.6.3焊料凸點的剪下力43
2.7在帶有鈦銅金屬化層的矽片上掩膜印刷錫銅、錫銀鉍、錫銀銅
焊料44
2.7.1回流後焊料凸點間的界面44
2.7.2合金化焊料凸點間的界面45
2.8在帶有鋁鎳釩銅凸點下金屬層的矽片上焊料的掩膜印刷46
致謝47
參考文獻47
第3章在印刷電路板/襯底上用無鉛焊料實現圓片級晶片尺寸
封裝（WLCSP）51
3.1簡介51
3.2套用應力緩釋層實現錫銀銅圓片級晶片尺寸封裝時焊料連線的可靠性51
3.2.1有限元分析結果51
3.2.2熱循環分析結果52
3.2.3應力緩釋層對電容的影響55
3.3套用TiCu和NiAu凸點下金屬化層實現SnAg、SnAgCu的WLCSP
封裝時焊料連線的可靠性57
3.3.1等溫條件下疲勞試驗結果57
3.3.2熱循環疲勞試驗結果59
3.4套用鋁鎳釩銅UBM實現WLCSP封裝時錫銀、錫銀銅、錫銀銅
銻、錫銀銦銅等焊料連線的可靠性62
3.4.1在陶瓷襯底實現錫銀、錫銀銅、錫銀銅銻、錫銀銦銅WLCSP
封裝的熱疲勞試驗結果63
3.4.2在印刷電路板上實現SnAgCu的WLCSP封裝的熱疲勞試驗
結果63
3.4.3在印刷電路板上實現SnAgCu的WLCSP封裝的高溫儲存64
3.4.4在印刷電路板上SnAgCu的WLCSP封裝的剪下力64
致謝67
參考文獻67
第4章無焊料凸點實現晶片（或圓片）級的互連74
4.1簡介74
4.2適於使用無電鍍鎳金、電鍍金和電鍍銅凸點的矽片74
4.3不帶電的鎳磷浸金凸點75
4.3.1材料和工藝流程75
4.3.2鈍化層斷裂78
4.4電鍍金凸點78
4.4.1材料和工藝流程78
4.4.2凸點的規格和測量方法79
4.5電鍍銅凸點79
4.5.1材料和工藝流程79
4.5.2需特別注意的方面79
4.6電鍍銅連線80
4.6.1結構80
4.6.2材料製備及工藝流程80
4.7連線壓焊的微彈簧81
4.7.1材料及其製備過程81
4.7.2需特殊考慮的方面81
4.8連線壓焊的金鈕栓凸點82
4.8.1材料及其製備過程82
4.8.2設備83
4.9連線壓焊的銅鈕栓凸點88
4.9.1材料及其製備過程88
4.9.2剪下力89
致謝90
參考文獻91
第5章在印刷電路板/襯底上套用無焊料凸點的圓片級晶片尺寸
封裝（WLCSP）92
5.1簡介92
5.2帶有各向異性導電薄膜的印刷電路板上套用金、銅、鎳金凸點的
WLCSP封裝的設計、材料、工藝過程和可靠性92
5.2.1印刷電路板（PCB）93
5.2.2各向異性導電薄膜（ACF）93
5.2.3採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配（FCOB）94
5.2.4採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配系統（FCOB）
的溫度循環測試97
5.2.5採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配系統（FCOB）
表面絕緣電阻（SIR）的測試97
5.2.6小結98
5.3在襯底上使用焊料或黏結劑的銅連線圓片級晶片尺寸封裝
（WLCSP）99
5.4在PCB板/襯底上使用焊料或黏結劑的微彈簧WLCSP99
5.5在帶有茚並羧酸（ICA）印刷電路板的金鈕栓凸點WLCSP100
5.5.1材料及其製備流程101
5.5.2適用於SBB技術的設備101
5.6在翹曲基板上使用茚並羧酸(ICA)的金鈕栓凸點圓片級晶片尺寸
封裝(WLCSP)103
5.6.1材料及其製備過程104
5.6.2量化測試和結果107
5.7在PCB板上使用ACP/ACF進行金鈕栓凸點WLCSP封裝107
5.7.1帶有不導電填料的ACF/ACP107
5.7.2DSC測試結果108
5.7.3DMA測試結果109
5.7.4TMA測試結果109
5.7.5TGA測試結果111
5.7.685℃/85%相對濕度測試及結果111
5.7.7熱循環測試及結果112
5.8被擴散到帶NCA的金焊盤PCB板的金鈕栓凸點WLCSP封裝112
5.8.1材料及其製備過程113
5.8.2可靠性114
5.9使用NCA在焊盤鍍金柔性襯底上進行金鈕栓凸點WLCSP封裝115
5.9.1材料及其製備過程115
5.9.2可靠性118
5.10在PCB板上使用無鉛焊料的銅鈕栓凸點WLCSP封裝119
5.10.1材料及其製備過程119
5.10.2可靠性120
致謝121
參考文獻122
第6章適用於積體電路封裝的無公害鑄模化合物125
6.1簡介125
6.2適於塑膠方形扁平封裝（PQFP）的無公害鑄模化合物126
6.2.1阻燃系統——添加型阻燃劑126
6.2.2耐火系統——新型樹脂系統127
6.2.3回流溫度的升高對鑄模化合物的影響128
6.2.4配合無鉛焊接的不含鹵素的鑄模化合物132
6.3適於塑封焊球陣列封裝（PBGA）的無公害鑄模化合物135
6.3.1不含鹵素的阻燃劑機制135
6.3.2由於Tg值的離差引起的PBGA封裝翹曲137
6.3.3由於應力吸收機制引起PBGA封裝的翹曲140
6.4適於製造自動化的PBGA封裝的無公害鑄模化合物141
6.4.1不含鹵素的阻燃樹脂142
6.4.2樣品的製備143
6.4.3Tg、收縮、黏性等對封裝共面的影響144
6.4.4濕度靈敏度的測試145
致謝147
參考文獻147
第7章積體電路封裝中無公害襯底貼裝薄膜149
7.1簡介149
7.2無公害襯底貼裝薄膜149
7.2.1鉛模PQFP封裝中使用的充銀薄膜DF3357149
7.2.2BT襯底PBGA封裝和晶片尺寸封裝（CSP）使用的絕緣膜
DF400152
7.3無公害銦錫襯底貼裝鍵合工藝155
7.3.1銦錫相圖156
7.3.2銦錫焊料連線的設計和工藝流程157
7.3.3銦錫(InSn)焊料結點的特性158
致謝160
參考文獻160
第8章常規PCB板在環保方面的問題162
8.1簡介162
8.2電子產品對環境的影響163
8.2.1環保方面需要主要考慮的問題164
8.2.2能源問題166
8.2.3化學問題167
8.2.4廢棄物和可循環使用物174
8.2.5無公害電子產品的設計175
8.3針對印刷電路板行業環保方面的研究和探索177
8.3.1減小能源和溶劑的使用量178
8.3.2在印刷電路板中可更新的樹脂179
8.3.3拆卸時可重複使用的密封劑180
8.4無鹵素替代物方面研究的源動力181
8.4.1背景和難點182
8.4.2源動力182
8.4.3可供選擇的材料183
8.4.4設計的測量和性能183
參考文獻184
第9章起阻燃作用的含鹵素和不含鹵素的材料186
9.1簡介186
9.2溴化阻燃劑187
9.2.1產品方面187
9.2.2分類188
9.2.3風險評估190
9.3無鹵素阻燃劑毒物學方面的研究192
9.3.1基礎知識192
9.3.2脫氮作用194
9.3.3生物測定流程194
9.4阻燃塑膠在環保方面的作用196
9.4.1阻燃聚碳酸酯196
9.4.2自熄滅的環氧樹脂化合物199
參考文獻201
第10章環保型印刷電路板的製造203
10.1簡介203
10.2PCB板的環保型設計203
10.2.1流程模擬203
10.2.2健康指數評估205
10.2.3電路板的最佳化設計207
10.2.4壽命周期分析(LCA)209
10.3綠色印刷電路板的生產210
10.3.1基本流程211
10.3.2工藝流程的調整211
10.3.3環境方面的影響214
10.4環保的保形塗料215
10.4.1基礎知識215
10.4.2塗料的選擇216
10.4.3加工方法216
10.4.4分配方法217
10.4.5工藝流程問題219
參考文獻220
第11章無鉛焊料方面國際研究狀況221
11.1簡介221
11.2較早時期無鉛焊料的研究狀況222
11.3近期無鉛焊料的研究狀況222
11.4日本在這方面若干措施產生的影響225
11.5美國在這些方面的反應225
11.6什麼叫無鉛連線?227
11.7無鉛焊料的關鍵問題228
11.8目前可用的無鉛焊料228
11.8.1錫96.5/銀3.5（Sn96.5/Ag3.5）228
11.8.2錫99.3/銅0.7（Sn99.3/Cu0.7）228
11.8.3錫銀銅（SnAgCu）228
11.8.4錫銀銅+其他（SnAgCuX）229
11.8.5錫銀鉍+其他（SnAgBiX）229
11.8.6錫銻（SnSb）230
11.8.7錫鋅+其他（SnZnX）230
11.8.8錫鉍（SnBi）230
11.9成本方面的考慮231
11.10印刷電路板的終端處理231
11.11元器件231
11.12熱破壞實驗232
11.13其他需要考慮的問題232
11.14協會活動233
11.15協會的觀點233
11.16先行者的選擇是什麼呢?233
11.17可能的解決方法234
11.18無鉛的材料安全嗎?235
11.19小結235
11.20相關信息來源235
11.20.1相關法律的制定235
11.20.2參與此項工作的獨立的公司和電子工業機構236
11.20.3目前被考慮的合金237
參考文獻237
第12章無鉛焊料合金的發展238
12.1相關標準238
12.2毒性239
12.3成本和可利用性241
12.4無鉛合金的發展狀況241
12.4.1目前正在使用的合金241
12.4.2合金的調整和發展241
12.5無鉛合金的研究狀況248
12.6不同國家對各種無鉛合金使用的傾向性264
12.6.1日本的情況264
12.6.2歐洲的情況266
12.6.3北美洲的情況266
12.6.4區域性選擇情況的對比266
12.7有關專利方面的情況267
12.8結論268
參考文獻268
第13章主要的無鉛合金273
13.1共熔錫銀合金(SnAg)273
13.1.1物理特性273
13.1.2力學性能274
13.1.3浸潤特性278
13.1.4可靠性281
13.2共熔錫銅合金（SnCu）286
13.2.1物理特性286
13.2.2機械特性287
13.2.3浸潤特性287
13.2.4可靠性288
13.3錫銀鉍合金(SnAgBi)和錫銀鉍銦合金(SnAgBiIn)292
13.3.1物理和機械特性292
13.3.2浸潤特性295
13.3.3可靠性296
13.4錫銀銅合金(SnAgCu)和錫銀銅+其他(SnAgCuX)299
13.4.1物理特性299
13.4.2機械特性302
13.4.3浸潤特性308
13.4.4可靠性312
13.5錫鋅合金(SnZn)和錫鋅鉍合金(SnZnBi)321
13.5.1物理特性321
13.5.2機械特性321
13.5.3浸潤特性322
13.5.4可靠性323
13.6小結325
參考文獻326
第14章無鉛表面處理330
14.1簡介330
14.2印刷電路板無鉛表面磨光處理方案331
14.3有機焊料性能保護劑(OSP)332
14.3.1苯並三唑（BTA）332
14.3.2咪唑335
14.3.3苯甲亞胺336
14.3.4預焊劑340
14.4鎳金(Ni/Au)341
14.4.1電解Ni/Au342
14.4.2非電鍍鎳/浸金344
14.4.3非電鍍鎳/非電鍍（自動催化）金349
14.5浸銀350
14.6浸鉍357
14.7鈀（Pd）359
14.7.1浸金或非浸金電解鈀359
14.7.2浸金或非浸金非電鍍（自動催化）鈀362
14.8非電鍍鎳/鈀/（閃金）363
14.9鎳鈀(其他) (Ni/Pd(X))365
14.9.1電解鎳/鈀鈷/閃金(Ni/PdCo/Au flash)365
14.9.2無電鎳/鈀鎳/閃金（Ni/PdNi/Au flash）365
14.10錫367
14.10.1電解錫367
14.10.2浸錫369
14.11電解鎳錫374
14.12錫鉍（SnBi）376
14.12.1浸錫鉍合金376
14.12.2電解錫鉍合金377
14.13錫銅(熱氣焊料)377
14.14電解錫鎳378
14.15固體焊料沉澱（SSD）379
14.15.1熱氣焊料（HASL）379
14.15.2Optipad380
14.15.3Sipad381
14.15.4PPT382
14.15.5焊料覆層383
14.15.6焊接噴射383
14.15.7高級焊料384
14.16印刷電路板表面處理小結384
14.17元件表面處理選擇方案386
14.18鎳金（ENIG）387
14.19電解鈀387
14.20非電鍍鎳鈀387
14.21電解鈀鎳388
14.22錫388
14.23電解錫銀389
14.24電解錫鉍390
14.25錫銅390
14.26元件表面處理小結392
參考文獻392
第15章無鉛焊接的實現398
15.1與帶有表面貼裝技術回流工藝無鉛焊接的兼容性398
15.1.1兼容性評估的試驗方案398
15.1.2兼容性研究結果402
15.1.3需考慮的額外因素409
15.1.4兼容性評估411
15.2無鉛波焊的實現411
15.3回流條件對無鉛焊接的影響413
15.4無鉛黏膠焊接的焊劑要求417
15.5無鉛黏膠操作的焊劑要求419
15.6無鉛焊料黏膠的清潔性能419
15.7無鉛殘渣清理的焊劑要求422
15.8無鉛殘渣清理的化學試劑/工藝流程422
15.9無鉛焊料黏膠的選擇423
參考文獻424
第16章無鉛焊接的難點426
16.1表面處理的難點426
16.1.1黑焊盤426
16.1.2外部裂化/漏掉電鍍428
16.1.3錫須428
16.1.4表面處理清潔阻抗433
16.2焊接的難點433
16.2.1金屬互化物433
16.2.2金屬渣滓434
16.2.3波峰焊接組分435
16.2.4鉛摻雜436
16.2.5填料上浮440
16.2.6吸濕性能差444
16.2.7空洞444
16.2.8粗糙連線形貌446
16.3可靠性的難點446
16.3.1錫制的有害物446
16.3.2金屬互化物小盤447
16.3.3硬節點448
16.3.4熱損傷448
16.3.5焊劑殘留物的清理449
16.3.6導電陽極電阻絲450
16.4沒能解決的難點451
參考文獻453
第17章導電膠的介紹458
17.1電子封裝：簡單的回顧458
17.2導電膠技術綜述460
17.2.1各向異性導電膠（ACA）461
17.2.2各向異性導電膠（ICA）464
17.3導電膠相關技術的基本知識和替代焊料的發展趨勢470
17.4研究目標471
17.4.1銀膜上的有機潤滑劑的化學組分和特徵471
17.4.2導電膠的導電機理研究472
17.4.3在常規金屬上導電膠接觸電阻不穩定的主要原因和接觸電阻
穩定性研究472
17.4.4具有良好導電性、穩定的接觸電阻和抗衝擊的導電膠的研究
進展472
17.5研究概況473
致謝473
參考文獻474
第18章導電膠電導率的建立477
18.1簡介477
18.2實驗477
18.2.1材料477
18.2.2導電膠透射電鏡方法（TEM）研究478
18.2.3處理過程中傳導性的建立478
18.2.4捲曲收縮量的測量478
18.2.5在外部壓力下銀顆粒和導電膠電導率的變化479
18.2.6具有導電黏附和潤滑特徵的薄銀片電導率的建立479
18.2.7處理時模量變化的測量479
18.2.8導電膠的處理479
18.2.9交聯密度測試480
18.3結果與討論480
18.3.1銀薄片間顆粒內連線的觀察480
18.3.2處理時導電膠導電性的建立480
18.3.3銀片潤滑層與導電膠傳導性之間關係的研究482
18.3.4翹曲收縮與電導率關係的研究484
18.4結論490
參考文獻490
第19章導電膠接觸電阻不穩定的機理研究491
19.1簡介491
19.2實驗493
19.2.1材料概述493
19.2.2體電阻漂移的研究493
19.2.3接觸電阻漂移的研究493
19.2.4氧化物形成的研究494
19.3結果和討論494
19.3.1接觸電阻漂移現象494
19.3.2接觸電阻潛在不穩定性現象的機理研究496
19.3.3金屬氧化物形成的觀測500
19.4結論501
參考文獻502
第20章導電膠接觸電阻的穩定性503
20.1簡介503
20.1.1影響電化腐蝕的因素503
20.1.2防電化腐蝕的添加劑（氧氣清道夫）503
20.2實驗505
20.2.1材料505
20.2.2接觸電阻測試裝置505
20.2.3導電膠翹曲行為的研究505
20.2.4導電膠動態特性的研究505
20.2.5濕度吸收的測試506
20.2.6黏結強度的測試506
20.3結果與討論506
20.3.1電解對接觸電阻漂移的影響506
20.3.2濕度吸收對接觸電阻漂移的影響507
20.3.3套用添加劑提高接觸電阻的穩定性507
20.4結論512
20.5小結513
參考文獻513
英漢術語對照516
作者簡介546
1.1工業發展趨勢1
1.1.1汽車工業1
1.1.2電子工業2
1.2全球無公害製造技術的發展趨勢3
1.2.1政府行為3
1.2.2工業行為3
1.2.3研究發展行為4
1.2.4教育行為4
1.2.5全球在無公害電子製造技術方面的努力5
1.3無公害電子製造技術的發展趨勢6
1.3.1積體電路製造8
1.3.2積體電路封裝9
1.3.3印刷電路板9
1.3.4無鉛焊料10
1.3.5不含鹵素的阻燃劑11
1.3.6導電膠12
1.3.7終身管理制12
致謝13
參考文獻13
第2章套用無鉛焊料實現晶片（或晶片）級的互連21
2.1簡介21
2.2凸點下金屬化21
2.2.1不帶電鍍的鎳磷浸金凸點22
2.2.2鋁鎳釩銅凸點24
2.3套用無鉛焊料的微球圓片凸點25
2.3.1微球晶片凸點概述25
2.3.2微球的製備26
2.3.3微球的控制28
2.3.4微球圓片凸點28
2.4置於圓片上的錫銀銅焊料球31
2.4.1晶片級晶片尺寸封裝（WLCSP）31
2.4.2帶有應力緩釋層的圓片級晶片尺寸封裝32
2.5在帶有NiAu金屬凸點矽片上掩膜印刷SnAg焊料34
2.5.1在不電解鎳與焊料間的界面態34
2.5.2金屬互化物(IMC)和富磷鎳層的生長36
2.5.3凸點切向斷裂面38
2.6鎳金作為凸點下金屬層的矽片上套用錫銅、錫銀鉍、錫銀銅等
焊料的掩膜印刷40
2.6.1回流化焊料凸點間的界面40
2.6.2合金化焊料凸點間的界面42
2.6.3焊料凸點的剪下力43
2.7在帶有鈦銅金屬化層的矽片上掩膜印刷錫銅、錫銀鉍、錫銀銅
焊料44
2.7.1回流後焊料凸點間的界面44
2.7.2合金化焊料凸點間的界面45
2.8在帶有鋁鎳釩銅凸點下金屬層的矽片上焊料的掩膜印刷46
致謝47
參考文獻47
第3章在印刷電路板/襯底上用無鉛焊料實現圓片級晶片尺寸
封裝（WLCSP）51
3.1簡介51
3.2套用應力緩釋層實現錫銀銅圓片級晶片尺寸封裝時焊料連線的可靠性51
3.2.1有限元分析結果51
3.2.2熱循環分析結果52
3.2.3應力緩釋層對電容的影響55
3.3套用TiCu和NiAu凸點下金屬化層實現SnAg、SnAgCu的WLCSP
封裝時焊料連線的可靠性57
3.3.1等溫條件下疲勞試驗結果57
3.3.2熱循環疲勞試驗結果59
3.4套用鋁鎳釩銅UBM實現WLCSP封裝時錫銀、錫銀銅、錫銀銅
銻、錫銀銦銅等焊料連線的可靠性62
3.4.1在陶瓷襯底實現錫銀、錫銀銅、錫銀銅銻、錫銀銦銅WLCSP
封裝的熱疲勞試驗結果63
3.4.2在印刷電路板上實現SnAgCu的WLCSP封裝的熱疲勞試驗
結果63
3.4.3在印刷電路板上實現SnAgCu的WLCSP封裝的高溫儲存64
3.4.4在印刷電路板上SnAgCu的WLCSP封裝的剪下力64
致謝67
參考文獻67
第4章無焊料凸點實現晶片（或圓片）級的互連74
4.1簡介74
4.2適於使用無電鍍鎳金、電鍍金和電鍍銅凸點的矽片74
4.3不帶電的鎳磷浸金凸點75
4.3.1材料和工藝流程75
4.3.2鈍化層斷裂78
4.4電鍍金凸點78
4.4.1材料和工藝流程78
4.4.2凸點的規格和測量方法79
4.5電鍍銅凸點79
4.5.1材料和工藝流程79
4.5.2需特別注意的方面79
4.6電鍍銅連線80
4.6.1結構80
4.6.2材料製備及工藝流程80
4.7連線壓焊的微彈簧81
4.7.1材料及其製備過程81
4.7.2需特殊考慮的方面81
4.8連線壓焊的金鈕栓凸點82
4.8.1材料及其製備過程82
4.8.2設備83
4.9連線壓焊的銅鈕栓凸點88
4.9.1材料及其製備過程88
4.9.2剪下力89
致謝90
參考文獻91
第5章在印刷電路板/襯底上套用無焊料凸點的圓片級晶片尺寸
封裝（WLCSP）92
5.1簡介92
5.2帶有各向異性導電薄膜的印刷電路板上套用金、銅、鎳金凸點的
WLCSP封裝的設計、材料、工藝過程和可靠性92
5.2.1印刷電路板（PCB）93
5.2.2各向異性導電薄膜（ACF）93
5.2.3採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配（FCOB）94
5.2.4採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配系統（FCOB）
的溫度循環測試97
5.2.5採用各向異性導電薄膜（ACF）的板上倒裝片裝配系統（FCOB）
表面絕緣電阻（SIR）的測試97
5.2.6小結98
5.3在襯底上使用焊料或黏結劑的銅連線圓片級晶片尺寸封裝
（WLCSP）99
5.4在PCB板/襯底上使用焊料或黏結劑的微彈簧WLCSP99
5.5在帶有茚並羧酸（ICA）印刷電路板的金鈕栓凸點WLCSP100
5.5.1材料及其製備流程101
5.5.2適用於SBB技術的設備101
5.6在翹曲基板上使用茚並羧酸(ICA)的金鈕栓凸點圓片級晶片尺寸
封裝(WLCSP)103
5.6.1材料及其製備過程104
5.6.2量化測試和結果107
5.7在PCB板上使用ACP/ACF進行金鈕栓凸點WLCSP封裝107
5.7.1帶有不導電填料的ACF/ACP107
5.7.2DSC測試結果108
5.7.3DMA測試結果109
5.7.4TMA測試結果109
5.7.5TGA測試結果111
5.7.685℃/85%相對濕度測試及結果111
5.7.7熱循環測試及結果112
5.8被擴散到帶NCA的金焊盤PCB板的金鈕栓凸點WLCSP封裝112
5.8.1材料及其製備過程113
5.8.2可靠性114
5.9使用NCA在焊盤鍍金柔性襯底上進行金鈕栓凸點WLCSP封裝115
5.9.1材料及其製備過程115
5.9.2可靠性118
5.10在PCB板上使用無鉛焊料的銅鈕栓凸點WLCSP封裝119
5.10.1材料及其製備過程119
5.10.2可靠性120
致謝121
參考文獻122
第6章適用於積體電路封裝的無公害鑄模化合物125
6.1簡介125
6.2適於塑膠方形扁平封裝（PQFP）的無公害鑄模化合物126
6.2.1阻燃系統——添加型阻燃劑126
6.2.2耐火系統——新型樹脂系統127
6.2.3回流溫度的升高對鑄模化合物的影響128
6.2.4配合無鉛焊接的不含鹵素的鑄模化合物132
6.3適於塑封焊球陣列封裝（PBGA）的無公害鑄模化合物135
6.3.1不含鹵素的阻燃劑機制135
6.3.2由於Tg值的離差引起的PBGA封裝翹曲137
6.3.3由於應力吸收機制引起PBGA封裝的翹曲140
6.4適於製造自動化的PBGA封裝的無公害鑄模化合物141
6.4.1不含鹵素的阻燃樹脂142
6.4.2樣品的製備143
6.4.3Tg、收縮、黏性等對封裝共面的影響144
6.4.4濕度靈敏度的測試145
致謝147
參考文獻147
第7章積體電路封裝中無公害襯底貼裝薄膜149
7.1簡介149
7.2無公害襯底貼裝薄膜149
7.2.1鉛模PQFP封裝中使用的充銀薄膜DF3357149
7.2.2BT襯底PBGA封裝和晶片尺寸封裝（CSP）使用的絕緣膜
DF400152
7.3無公害銦錫襯底貼裝鍵合工藝155
7.3.1銦錫相圖156
7.3.2銦錫焊料連線的設計和工藝流程157
7.3.3銦錫(InSn)焊料結點的特性158
致謝160
參考文獻160
第8章常規PCB板在環保方面的問題162
8.1簡介162
8.2電子產品對環境的影響163
8.2.1環保方面需要主要考慮的問題164
8.2.2能源問題166
8.2.3化學問題167
8.2.4廢棄物和可循環使用物174
8.2.5無公害電子產品的設計175
8.3針對印刷電路板行業環保方面的研究和探索177
8.3.1減小能源和溶劑的使用量178
8.3.2在印刷電路板中可更新的樹脂179
8.3.3拆卸時可重複使用的密封劑180
8.4無鹵素替代物方面研究的源動力181
8.4.1背景和難點182
8.4.2源動力182
8.4.3可供選擇的材料183
8.4.4設計的測量和性能183
參考文獻184
第9章起阻燃作用的含鹵素和不含鹵素的材料186
9.1簡介186
9.2溴化阻燃劑187
9.2.1產品方面187
9.2.2分類188
9.2.3風險評估190
9.3無鹵素阻燃劑毒物學方面的研究192
9.3.1基礎知識192
9.3.2脫氮作用194
9.3.3生物測定流程194
9.4阻燃塑膠在環保方面的作用196
9.4.1阻燃聚碳酸酯196
9.4.2自熄滅的環氧樹脂化合物199
參考文獻201
第10章環保型印刷電路板的製造203
10.1簡介203
10.2PCB板的環保型設計203
10.2.1流程模擬203
10.2.2健康指數評估205
10.2.3電路板的最佳化設計207
10.2.4壽命周期分析(LCA)209
10.3綠色印刷電路板的生產210
10.3.1基本流程211
10.3.2工藝流程的調整211
10.3.3環境方面的影響214
10.4環保的保形塗料215
10.4.1基礎知識215
10.4.2塗料的選擇216
10.4.3加工方法216
10.4.4分配方法217
10.4.5工藝流程問題219
參考文獻220
第11章無鉛焊料方面國際研究狀況221
11.1簡介221
11.2較早時期無鉛焊料的研究狀況222
11.3近期無鉛焊料的研究狀況222
11.4日本在這方面若干措施產生的影響225
11.5美國在這些方面的反應225
11.6什麼叫無鉛連線?227
11.7無鉛焊料的關鍵問題228
11.8目前可用的無鉛焊料228
11.8.1錫96.5/銀3.5（Sn96.5/Ag3.5）228
11.8.2錫99.3/銅0.7（Sn99.3/Cu0.7）228
11.8.3錫銀銅（SnAgCu）228
11.8.4錫銀銅+其他（SnAgCuX）229
11.8.5錫銀鉍+其他（SnAgBiX）229
11.8.6錫銻（SnSb）230
11.8.7錫鋅+其他（SnZnX）230
11.8.8錫鉍（SnBi）230
11.9成本方面的考慮231
11.10印刷電路板的終端處理231
11.11元器件231
11.12熱破壞實驗232
11.13其他需要考慮的問題232
11.14協會活動233
11.15協會的觀點233
11.16先行者的選擇是什麼呢?233
11.17可能的解決方法234
11.18無鉛的材料安全嗎?235
11.19小結235
11.20相關信息來源235
11.20.1相關法律的制定235
11.20.2參與此項工作的獨立的公司和電子工業機構236
11.20.3目前被考慮的合金237
參考文獻237
第12章無鉛焊料合金的發展238
12.1相關標準238
12.2毒性239
12.3成本和可利用性241
12.4無鉛合金的發展狀況241
12.4.1目前正在使用的合金241
12.4.2合金的調整和發展241
12.5無鉛合金的研究狀況248
12.6不同國家對各種無鉛合金使用的傾向性264
12.6.1日本的情況264
12.6.2歐洲的情況266
12.6.3北美洲的情況266
12.6.4區域性選擇情況的對比266
12.7有關專利方面的情況267
12.8結論268
參考文獻268
第13章主要的無鉛合金273
13.1共熔錫銀合金(SnAg)273
13.1.1物理特性273
13.1.2力學性能274
13.1.3浸潤特性278
13.1.4可靠性281
13.2共熔錫銅合金（SnCu）286
13.2.1物理特性286
13.2.2機械特性287
13.2.3浸潤特性287
13.2.4可靠性288
13.3錫銀鉍合金(SnAgBi)和錫銀鉍銦合金(SnAgBiIn)292
13.3.1物理和機械特性292
13.3.2浸潤特性295
13.3.3可靠性296
13.4錫銀銅合金(SnAgCu)和錫銀銅+其他(SnAgCuX)299
13.4.1物理特性299
13.4.2機械特性302
13.4.3浸潤特性308
13.4.4可靠性312
13.5錫鋅合金(SnZn)和錫鋅鉍合金(SnZnBi)321
13.5.1物理特性321
13.5.2機械特性321
13.5.3浸潤特性322
13.5.4可靠性323
13.6小結325
參考文獻326
第14章無鉛表面處理330
14.1簡介330
14.2印刷電路板無鉛表面磨光處理方案331
14.3有機焊料性能保護劑(OSP)332
14.3.1苯並三唑（BTA）332
14.3.2咪唑335
14.3.3苯甲亞胺336
14.3.4預焊劑340
14.4鎳金(Ni/Au)341
14.4.1電解Ni/Au342
14.4.2非電鍍鎳/浸金344
14.4.3非電鍍鎳/非電鍍（自動催化）金349
14.5浸銀350
14.6浸鉍357
14.7鈀（Pd）359
14.7.1浸金或非浸金電解鈀359
14.7.2浸金或非浸金非電鍍（自動催化）鈀362
14.8非電鍍鎳/鈀/（閃金）363
14.9鎳鈀(其他) (Ni/Pd(X))365
14.9.1電解鎳/鈀鈷/閃金(Ni/PdCo/Au flash)365
14.9.2無電鎳/鈀鎳/閃金（Ni/PdNi/Au flash）365
14.10錫367
14.10.1電解錫367
14.10.2浸錫369
14.11電解鎳錫374
14.12錫鉍（SnBi）376
14.12.1浸錫鉍合金376
14.12.2電解錫鉍合金377
14.13錫銅(熱氣焊料)377
14.14電解錫鎳378
14.15固體焊料沉澱（SSD）379
14.15.1熱氣焊料（HASL）379
14.15.2Optipad380
14.15.3Sipad381
14.15.4PPT382
14.15.5焊料覆層383
14.15.6焊接噴射383
14.15.7高級焊料384
14.16印刷電路板表面處理小結384
14.17元件表面處理選擇方案386
14.18鎳金（ENIG）387
14.19電解鈀387
14.20非電鍍鎳鈀387
14.21電解鈀鎳388
14.22錫388
14.23電解錫銀389
14.24電解錫鉍390
14.25錫銅390
14.26元件表面處理小結392
參考文獻392
第15章無鉛焊接的實現398
15.1與帶有表面貼裝技術回流工藝無鉛焊接的兼容性398
15.1.1兼容性評估的試驗方案398
15.1.2兼容性研究結果402
15.1.3需考慮的額外因素409
15.1.4兼容性評估411
15.2無鉛波焊的實現411
15.3回流條件對無鉛焊接的影響413
15.4無鉛黏膠焊接的焊劑要求417
15.5無鉛黏膠操作的焊劑要求419
15.6無鉛焊料黏膠的清潔性能419
15.7無鉛殘渣清理的焊劑要求422
15.8無鉛殘渣清理的化學試劑/工藝流程422
15.9無鉛焊料黏膠的選擇423
參考文獻424
第16章無鉛焊接的難點426
16.1表面處理的難點426
16.1.1黑焊盤426
16.1.2外部裂化/漏掉電鍍428
16.1.3錫須428
16.1.4表面處理清潔阻抗433
16.2焊接的難點433
16.2.1金屬互化物433
16.2.2金屬渣滓434
16.2.3波峰焊接組分435
16.2.4鉛摻雜436
16.2.5填料上浮440
16.2.6吸濕性能差444
16.2.7空洞444
16.2.8粗糙連線形貌446
16.3可靠性的難點446
16.3.1錫制的有害物446
16.3.2金屬互化物小盤447
16.3.3硬節點448
16.3.4熱損傷448
16.3.5焊劑殘留物的清理449
16.3.6導電陽極電阻絲450
16.4沒能解決的難點451
參考文獻453
第17章導電膠的介紹458
17.1電子封裝：簡單的回顧458
17.2導電膠技術綜述460
17.2.1各向異性導電膠（ACA）461
17.2.2各向異性導電膠（ICA）464
17.3導電膠相關技術的基本知識和替代焊料的發展趨勢470
17.4研究目標471
17.4.1銀膜上的有機潤滑劑的化學組分和特徵471
17.4.2導電膠的導電機理研究472
17.4.3在常規金屬上導電膠接觸電阻不穩定的主要原因和接觸電阻
穩定性研究472
17.4.4具有良好導電性、穩定的接觸電阻和抗衝擊的導電膠的研究
進展472
17.5研究概況473
致謝473
參考文獻474
第18章導電膠電導率的建立477
18.1簡介477
18.2實驗477
18.2.1材料477
18.2.2導電膠透射電鏡方法（TEM）研究478
18.2.3處理過程中傳導性的建立478
18.2.4捲曲收縮量的測量478
18.2.5在外部壓力下銀顆粒和導電膠電導率的變化479
18.2.6具有導電黏附和潤滑特徵的薄銀片電導率的建立479
18.2.7處理時模量變化的測量479
18.2.8導電膠的處理479
18.2.9交聯密度測試480
18.3結果與討論480
18.3.1銀薄片間顆粒內連線的觀察480
18.3.2處理時導電膠導電性的建立480
18.3.3銀片潤滑層與導電膠傳導性之間關係的研究482
18.3.4翹曲收縮與電導率關係的研究484
18.4結論490
參考文獻490
第19章導電膠接觸電阻不穩定的機理研究491
19.1簡介491
19.2實驗493
19.2.1材料概述493
19.2.2體電阻漂移的研究493
19.2.3接觸電阻漂移的研究493
19.2.4氧化物形成的研究494
19.3結果和討論494
19.3.1接觸電阻漂移現象494
19.3.2接觸電阻潛在不穩定性現象的機理研究496
19.3.3金屬氧化物形成的觀測500
19.4結論501
參考文獻502
第20章導電膠接觸電阻的穩定性503
20.1簡介503
20.1.1影響電化腐蝕的因素503
20.1.2防電化腐蝕的添加劑（氧氣清道夫）503
20.2實驗505
20.2.1材料505
20.2.2接觸電阻測試裝置505
20.2.3導電膠翹曲行為的研究505
20.2.4導電膠動態特性的研究505
20.2.5濕度吸收的測試506
20.2.6黏結強度的測試506
20.3結果與討論506
20.3.1電解對接觸電阻漂移的影響506
20.3.2濕度吸收對接觸電阻漂移的影響507
20.3.3套用添加劑提高接觸電阻的穩定性507
20.4結論512
20.5小結513
參考文獻513
英漢術語對照516
作者簡介546
