微波與光波融合的新一代微電子裝備製造技術

一代新技術裝備的問世，必然催生與之相適配的新的工藝技術時代。由於電互連在物理性能上的局限性，光子取代電子在板與板、芯片與芯片之間傳輸數據，已經是電子裝備製造技術發展的大趨勢。OEPCB的導入，將光與電整合，以光來承載信號，以電進行運算，構建了新一代微電子裝備的安裝平臺，加速了現代電子裝聯工藝技術的迅猛發展，使現代電子裝聯工藝技術進入了復合安裝技術的新時代。本書以5G技術為導向，其內容納入了現代微波製造工藝技術基礎知識，導入了國際上創新發展的“光化”概念和光組裝技術，以構築未來“5G+微波+光波”新一代微電子裝備製造技術的內涵和實施工藝方案。本書既可作為新一代微電子裝備製造工藝工程師、質量工程師和計劃管理工程師的自學用書，也可作為相關企業員工的培訓教材，還可作為電子製造類職業學院相關專業師生的教材或者教學參考書。

樊融融，著名工藝技術專家，中國印製電路行業協會（CPCA）專家組專家。
先後有10項發明獲國家專利，榮獲***，部、省級科技進步獎共六次，部、省級優秀發明專利獎三次，享受"國務院政府特殊津貼”，榮獲"慶祝中華人民共和國成立70週年紀念章”。

第1章 微電子裝備裝聯工藝技術及其發展歷程 1
1．1 微電子裝備裝聯工藝技術 1
1．1．1 電子裝備、微電子裝備及新一代微電子裝備 1
1．1．2 電子裝備製造中的裝聯工藝技術 2
1．2 現代微電子裝備技術的發展 4
1．2．1 現代微電子裝備技術發展的特點 4
1．2．2 新一代微電子裝備的應用場景 6
1．3 新一代微電子裝備裝聯工藝技術及其發展 6
1．3．1 新一代電子裝備裝聯工藝技術 6
1．3．2 微電子裝備裝聯工藝安裝技術的發展歷程 7
1．3．3 一代新裝備、一代新設計、一代新工藝 9

第2章 微波與光波的基本物理現象及特性 11
2．1 微波的基本特性及其應用簡介 11
2．1．1 電磁波譜及其應用 11
2．1．2 微波的基本概念 12
2．1．3 微波工程中要解決的核心問題 14
2．1．4 微波應用 15
2．2 光波的產生與光波的基本特性 20
2．2．1 光的產生與光譜 20
2．2．2 光波的基本特性 22

第3章 將光波導入高速數字信號系統實現傳輸光化的意義及應用 30
3．1 信號及其傳輸特性 30
3．1．1 兩類不同的信號 30
3．1．2 兩類不同的設備及信號傳輸問題 31
3．2 在高速數字信號傳輸中實現光化的發展前景 32
3．2．1 光波承載高速數字信號傳輸的優點 32
3．2．2 在高速信號傳輸中光化的實現 32
3．3 光化產業化的實施過程 34
3．3．1 目前光化的產業化態勢 34
3．3．2 光化產業化的實施過程 35
3．3．3 光電子電路組裝技術的標準化動向 37

第4章 微波與光波融合的新一代微電子裝備用印製電路板 38
4．1 微波微電子裝備用印製電路板 38
4．1．1 概述 38
4．1．2 MWPCB在設計中應關注的問題 39
4．1．3 MWPCB的結構工藝性分析 40
4．1．4 對MWPCB基材的要求 42
4．1．5 MWPCB製造工藝簡介 47
4．2 光印製佈線板與光電印製電路板 49
4．2．1 概述和背景 49
4．2．2 光印製佈線板的原理、構造及應用 49
4．2．3 光電印製電路板結構及其材料與製作成型工藝 52

第5章 微波與光波能量傳輸裝置 60
5．1 微波能量傳輸裝置 60
5．1．1 微波能量傳輸裝置概述 60
5．1．2 雙導線傳輸線 62
5．1．3 同軸傳輸線 63
5．1．4 波導管傳輸線 65
5．1．5 微帶線 69
5．1．6 微波天線 70
5．2 光波能量傳輸裝置 74
5．2．1 光介質波導 74
5．2．2 光纖 77
5．2．3 光纖的製造 82

第6章 微波元器件、微波模塊與微波組件及其應用 84
6．1 集總參數元件的微波特性 84
6．1．1 金屬導線 84
6．1．2 電阻器 85
6．1．3 電容器 87
6．1．4 電感器 88
6．1．5 印刷微波元件 89
6．2 半導體芯片與微波元器件 90
6．2．1 半導體芯片核心技術的發展軌跡 90
6．2．2 微波芯片分類 91
6．2．3 微波IC的應用與發展 92
6．3 微波封裝技術與微波模塊 94
6．3．1 微波封裝技術 94
6．3．2 微波模塊 97
6．3．3 微波組件 99
6．3．4 微波組件應用舉例 103

第7章 光波元器件與光波組件及其應用 105
7．1 半導體光電器件 105
7．1．1 半導體光電器件概論 105
7．1．2 發光二極管（LED） 105
7．2 受激輻射器件─光放大器和激光器 114
7．2．1 受激輻射 114
7．2．2 光子放大與激光器原理 115
7．2．3 摻鉺光纖放大器 116
7．2．4 半導體激光器 119
7．2．5 垂直腔面發射激光器 121
7．2．6 半導體光放大器 123
7．3 光電探測器件 125
7．3．1 p-n結光電二極管 125
7．3．2 雪崩光電二極管 126
7．3．3 光電晶體管 128
7．4 光模塊 129
7．4．1 定義和分類 129
7．4．2 光通信模塊的測試 132

第8章 微電子學焊接技術 134
8．1 微電子電路焊接方法 134
8．1．1 微電子電路連接概述 134
8．1．2 微電子電路目前流行的連接方法 134
8．2 微電子電路安裝中常用的幾種焊接方法 135
8．2．1 熱壓焊 135
8．2．2 機械熱脈衝焊 138
8．2．3 電阻焊 139
8．2．4 超聲波焊 141
8．2．5 釬焊 144
8．2．6 激光焊 147
8．2．7 電子束焊 151
8．2．8 其他焊接方法 153
8．3 半導體器件與微型電路在外殼內的安裝及氣密封裝 154
8．3．1 管芯與外殼的黏結 154
8．3．2 半導體器件與微型電路在外殼內的安裝 155
8．3．3 半導體器件與微型電路的氣密封裝 158

第9章 微波組件的集成與微組裝技術 162
9．1 微波組件的集成途徑及其特點 162
9．1．1 微波組件的定義及應用 162
9．1．2 RF微電子組件的集成封裝路線圖及其特點 162
9．1．3 微波組件的最優集成封裝路線及其特點 167
9．1．4 裸芯片和KGD及其安裝 169
9．2 微波組件的組裝技術 172
9．2．1 微波組件的組裝特點與方法 172
9．2．2 微波組件組裝中的關鍵工序 173
9．3 微波用底部端子元器件的組裝可靠性 174
9．3．1 底部端子元器件的定義與分類 174
9．3．2 底部端子元器件的組裝可靠性問題及其形成原因 176
9．3．3 國外對BTC類封裝芯片安裝可靠性的研究試驗 179
9．3．4 改善BTC類芯片封裝焊接可靠性的工藝措施 183
9．4 微波組件的微組裝工序鏈 186
9．4．1 微組裝技術 186
9．4．2 微波組件微組裝工序鏈的組成 186

第10章 光組件的微組裝技術 194
10．1 光芯片結構及其封裝技術 194
10．1．1 光芯片封裝結構及其發展 194
10．1．2 光芯片的封裝形式與封裝技術 194
10．2 光模塊及其製造技術 196
10．2．1 光模塊的定義與結構 196
10．2．2 光模塊製造技術 197
10．3 光電路組件的微組裝技術 200
10．3．1 背景 200
10．3．2 光電路組件的微組裝技術與工藝 201
10．3．3 OE模塊的組裝標準 204

第11章 微波與光波融合的新一代微電子裝備系統集成安裝技術 205
11．1 微波與光波融合的新一代微電子裝備系統概論 205
11．1．1 導言 205
11．1．2 新一代微電子裝備系統集成技術 205
11．1．3 新一代微電子裝備系統集成中的電氣安裝 206
11．2 影響微波與高速微電子裝備電氣安裝工藝質量的因素 208
11．2．1 影響因素 208
11．2．2 影響因素分析 208
11．3 微波與高速微電子裝備的組裝工藝 211
11．3．1 微波與高速微電子裝備電路組裝的發展過程 211
11．3．2 第三代和第四代微波與高速微電子裝備的組裝工藝特點 212
11．3．3 微波組件的安裝 220
11．4 光波系統集成與安裝技術 221
11．4．1 光電路組裝 221
11．4．2 光電裝備安裝技術的發展 222
11．4．3 光電組件的安裝 222
11．4．4 光電融合的新一代微電子裝備的系統集成與安裝 225
11．4．5 微波與光波融合的微電子裝備系統集成安裝 226
11．5 微波與光波融合的微電子裝備系統集成工序鏈 227
11．5．1 微電子學與光電子學的最新技術成果 227
11．5．2 射頻及射頻前端微波組件的安裝工序 227
11．5．3 含中頻之後的基頻部分的安裝工序鏈 228

第12章 微波與光波融合的新一代微電子裝備安裝中的電磁兼容性 231
12．1 微波與光波融合的微電子裝備裝聯中面臨的挑戰 231
12．1．1 概述 231
12．1．2 新一代微電子裝備裝聯中的電磁干擾 232
12．2 新一代微電子裝備裝聯中的電磁兼容性問題 234
12．2．1 新一代微電子裝備裝聯中可能形成的噪聲 234
12．2．2 消除噪聲的措施 236
12．2．3 干擾與抗干擾歸納 237
12．3 導線的干擾與電磁屏蔽 239
12．3．1 導線的干擾 239
12．3．2 干擾的電磁屏蔽 242
12．4 接地 250
12．4．1 概述 250
12．4．2 基準線的結構 250
12．4．3 接地類型分析 251

第13章 微波與光波融合的新一代微電子裝備安裝中的熱工問題 254
13．1 新一代微電子裝備安裝中的熱工問題 254
13．1．1 概述 254
13．1．2 新一代微電子裝備安裝中所用基板材料的熱工特性 256
13．2 微電子裝備中的熱產生源及其管理 257
13．2．1 微電子裝備工作時的熱能分佈 257
13．2．2 熱管理與熱量耗散方法 260
13．2．3 熱阻與接觸熱阻 263
13．2．4 熱界面材料 265
13．3 新一代微電子裝備中冷卻手段的選擇 266
13．3．1 冷卻手段的選擇 266
13．3．2 特殊冷卻方式 270

第14章 微波與光波融合的新一代微電子裝備製造中的質量控制 273
14．1 概論 273
14．1．1 新一代微電子裝備的工作特點 273
14．1．2 新一代微電子裝備製造中質量控制的重點與方向 274
14．2 微波組件裝聯中焊接質量控制 275
14．2．1 微波組件裝聯中微電子學焊接質量控制分類 275
14．2．2 常見微波組件裝聯中的失效類型及其機理 276
14．3 新一代微電子裝備系統集成電氣裝聯的質量控制 282
14．3．1 新一代微電子裝備系統集成電氣裝聯的特點與工藝構成 282
14．3．2 影響新一代微電子裝備系統集成裝聯質量的主要因素 282
14．3．3 新一代微電子裝備裝聯工藝所面臨的挑戰 286
14．4 新一代微電子裝備製造中的相關裝聯標準 287
14．4．1 國外相關裝聯類標準 287
14．4．2 日本光線路板標準化項目 287
14．5 系統裝聯中的檢測技術及裝備 289
14．5．1 變焦距立體光學顯微鏡檢查法 289
14．5．2 微粒碰撞噪聲檢測 289
14．5．3 X-ray檢測 290
14．5．4 掃描電鏡與能譜分析 292
14．5．5 聲波掃描顯微鏡檢測技術 294
14．5．6 紅外熱成像 297

參考文獻 299