聚酰胺酰亞胺

第1章 塑料、彈性體與復(fù)合材料

1.1 引言

1.2 基礎(chǔ)知識(shí)

1.2.1 聚合物定義

1.2.2 聚合物的類型

1.2.3 結(jié)構(gòu)與性能

1.2.4 合成

1.2.5 術(shù)語

1.3 熱塑性體

1.3.1 丙烯酸樹脂

1.3.2 氟塑料

1.3.3 酮樹脂

1.3.4 液晶聚合物

1.3.5 尼龍

1.3.6 聚酰胺酰亞胺

1.3.7 聚酰亞胺

1.3.8 聚醚酰亞胺

1.3.9 聚多芳基化合物和聚酯

1.3.10 聚碳酸酯

1.3.11 聚烯烴

1.3.12 聚苯醚

1.3.13 聚苯硫醚

1.3.14 苯乙烯類聚合物

1.3.15 聚砜

1.3.16 乙烯基樹脂

1.3.17 熱塑性混合物與共混物

1.4 熱固性體

1.4.1 烯丙基樹脂

1.4.2 雙馬來酰亞胺

1.4.3 環(huán)氧樹脂

1.4.4 酚醛樹脂

1.4.5 聚酯

1.4.6 聚氨酯

1.4.7 硅氧烷（硅橡膠）

1.4.8 交聯(lián)熱塑性體

1.4.9 氰酸酯樹脂

1.4.10 苯并環(huán)丁烯

1.5 彈性體

1.5.1 性能

1.5.2 彈性體的類型

1.5.3 熱塑性彈性體（TPE）

1.6 應(yīng)用

1.6.1 層壓板

1.6.2 模塑和擠出

1.6.3 澆鑄和灌封

1.6.4 粘結(jié)劑

1.6.5 有機(jī)涂層

1.7 參考文獻(xiàn)

第2章 粘結(jié)劑、下填料與涂敷料

2.1 引言

2.2 流變學(xué)

2.2.1 流變響應(yīng)與行為

2.2.2 流變的測(cè)量

2.3 粘結(jié)劑體系的固化

2.3.1 熱固化

2.3.2 紫外（UV）固化

2.3.3 變頻微波輻射固化

2.3.4 吸潮固化

2.4 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

2.5 熱膨脹系數(shù)

2.6 楊氏模量

2.7 應(yīng)用

2.7.1 粘結(jié)劑（貼片膠）

2.7.2 下填料

2.7.3 導(dǎo)電膠

2.7.4 熱管理

2.7.5 保形涂層

2.8 參考文獻(xiàn)

2.9 致謝

第3章 熱管理

3.1 引言

3.2 為什么需要熱管理

3.2.1 溫度對(duì)電路工作的影響

3.2.2 溫度對(duì)物理結(jié)構(gòu)的影響

3.2.3 失效率

3.3 熱流理論

3.3.1 熱力學(xué)第二定律

3.3.2 傳熱機(jī)理

3.3.3 瞬態(tài)熱流

3.4 熱設(shè)計(jì)

3.4.1 設(shè)計(jì)過程

3.4.2 選擇冷卻技術(shù)

3.5 熱沉

3.5.1 熱沉介紹

3.5.2 熱沉粘結(jié)材料

3.5.3 熱沉選擇

3.5.4 空氣冷卻

3.6 電路卡組件冷卻

3.7 高熱負(fù)載的冷卻

3.7.1 CCA的貫通（徑流）冷卻

3.7.2 冷側(cè)壁冷卻

3.7.3 冷板

3.7.4 射流噴射冷卻

3.7.5 浸沒式冷卻

3.7.6 微溝道冷卻

3.8 特殊冷卻裝置

3.8.1 熱電冷卻器

3.8.2 熱管

3.9 熱模擬

3.9.1 有限元方法

3.9.2 有限差分方法

3.9.3 流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型

3.9.4 計(jì)算流體力學(xué)

3.9.5 主要軟件要求

3.10 熱管理

3.10.1 直接溫度測(cè)量技術(shù)

3.10.2 紅外熱成像

3.10.3 液晶顯微量熱計(jì)

3.10.4 光纖溫度測(cè)試探針

3.10.5 間接溫度測(cè)量技術(shù)

3.10.6 X射線成像

3.10.7 聲學(xué)顯微成像

3.10.8 熱測(cè)試芯片

3.11 參考文獻(xiàn)

第4章 連接器和互連技術(shù)

4.1 連接器綜述

4.1.1 連接器功能

4.1.2 連接器的應(yīng)用：互連的級(jí)別

4.1.3 連接器類型

4.1.4 連接器應(yīng)用：信號(hào)和功率

4.1.5 連接器結(jié)構(gòu)

4.2 接觸件接口

4.2.1 接觸接口形態(tài)和接觸電阻

4.2.2 接觸接口形態(tài)和機(jī)械性能

4.2.3 小結(jié)

4.3 接觸鍍層

4.3.1 接觸鍍層和腐蝕防護(hù)

4.3.2 接觸鍍層和界面的優(yōu)化

4.3.3 貴金屬鍍層綜述

4.3.4 非貴金屬鍍層

4.3.5 接觸鍍層的選擇

4.3.6 小結(jié)

4.4 接觸簧片

4.4.1 接觸簧片和電氣要求

4.4.2 接觸簧片和機(jī)械要求

4.4.3 接觸簧片材料的選擇

4.4.4 小結(jié)

4.5 連接器外殼

4.5.1 電氣功能

4.5.2 機(jī)械功能

4.5.3 環(huán)境屏蔽（保護(hù)）

4.5.4 應(yīng)用要求

4.5.5 材料選擇

4.5.6 小結(jié)

4.6 可分離的連接

4.6.1 接觸件設(shè)計(jì)

4.6.2 應(yīng)用問題

4.6.3 小結(jié)

4.7 永久連接

4.7.1 電線和電纜的綜述

4.7.2 印制電路板結(jié)構(gòu)的綜述

4.7.3 電線/電纜的機(jī)械永久連接

4.7.4 絕緣位移連接

4.7.5 印制電路板的機(jī)械永久連接

4.7.6 機(jī)械永久連接小結(jié)

4.7.7 焊接連接

4.8 連接器應(yīng)用

4.8.1 信號(hào)應(yīng)用

4.8.2 電源應(yīng)用

4.9 連接器的類型

4.9.1 板對(duì)板連接器

4.9.2 線對(duì)板和線對(duì)線連接器

4.9.3 同軸連接器

4.9.4 連接器類型小結(jié)

4.10 連接器試驗(yàn)

4.10.1 連接器試驗(yàn)

4.10.2 試驗(yàn)的類型

4.10.3 估算連接器的可靠性

4.11 參考文獻(xiàn)

第5章 電子封裝與組裝的焊接技術(shù)

5.1 引言

5.1.1 定義

5.1.2 表面安裝技術(shù)

5.1.3 工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

5.1.4 交叉學(xué)科和系統(tǒng)方法

5.2 軟釬焊材料

5.2.1 軟釬焊料合金

5.2.2 錫鉛合金的冶金學(xué)

5.2.3 軟釬焊料粉

5.2.4 機(jī)械性能

5.3 焊膏

5.3.1 定義

5.3.2 特性

5.3.3 釬劑和助焊

5.3.4 釬劑活性

5.3.5 水溶性釬劑

5.3.6 氣相釬劑

5.3.7 免清洗釬劑

5.3.8 水溶性釬劑和免清洗釬劑的對(duì)比

5.3.9 流變學(xué)

5.3.10[KG*2]配方

5.3.11[KG*2]達(dá)到系統(tǒng)高可靠性的焊膏設(shè)計(jì)和使用原則

5.3.12[KG*2] 質(zhì)保檢測(cè)

5.4 軟釬焊方法

5.4.1 分類

5.4.2 反應(yīng)與相互作用

5.4.3 工藝參數(shù)

5.4.4 回流溫度曲線

5.4.5 回流曲線的影響

5.4.6 優(yōu)化回流曲線

5.4.7 激光焊

5.4.8 可控氣氛釬焊

5.4.9 溫度分布曲線的測(cè)量

5.5 可軟釬焊性

5.5.1 定義

5.5.2 基板

5.5.3 潤濕現(xiàn)象

5.5.4 元器件的可軟釬焊性

5.5.5 PCB的表面涂鍍

5.6 清洗

5.6.1 原理和選擇

5.7 窄節(jié)距應(yīng)用

5.7.1 開口設(shè)計(jì)與模板厚度的關(guān)系

5.7.2 焊盤圖形與模板開口設(shè)計(jì)的關(guān)系

5.7.3 模板選擇

5.8 有關(guān)釬焊問題

5.8.1 [ZK(]金屬間化合物與焊接點(diǎn)形成的關(guān)系

5.8.2 鍍金基板與焊點(diǎn)形成的關(guān)系

5.8.3 焊接點(diǎn)氣孔

5.8.4 焊球/焊珠

5.8.5 印制電路板（PCB）表面涂敷

5.9 焊接點(diǎn)的外觀形貌及顯微結(jié)構(gòu)

5.9.1 外觀形貌

5.9.2 顯微結(jié)構(gòu)

5.10 焊接點(diǎn)的完整性

5.10.1 基本失效過程

5.10.2 BGA釬焊互連的可靠性

5.10.3 [ZK(]周邊焊點(diǎn)的可靠性——元器件引線的影響

5.10.4 焊點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)模型的挑戰(zhàn)

5.10.5 蠕變和疲勞相互作用

5.11 無鉛釬焊料

5.11.1 世界立法的現(xiàn)狀

5.11.2 研究和技術(shù)開發(fā)的背景

5.11.3 有實(shí)用前景合金的比較

5.11.4 合金的排序

5.11.5 元素的相對(duì)成本和毒性

5.11.6 回流條件

5.11.7 表面安裝制造性能

5.11.8 高抗疲勞無Pb釬焊材料

5.11.9 無鉛實(shí)施方案和結(jié)論

5.12 參考資料

5.13 推薦讀物

第6章 集成電路的封裝和互連

6.1 引言

6.2 電路和系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力

6.2.1 電路級(jí)要求

6.2.2 系統(tǒng)級(jí)要求

6.3 IC封裝

6.4 封裝分類

6.4.1 通孔插入式安裝的封裝

6.4.2 表面安裝封裝

6.5 封裝技術(shù)

6.5.1 模塑技術(shù)

6.5.2 [ZK(]模壓陶瓷（玻璃熔封陶瓷）技術(shù)

6.5.3 共燒層壓陶瓷技術(shù)

6.5.4 層壓塑料技術(shù)

6.6 封裝技術(shù)比較

6.7 封裝設(shè)計(jì)考慮

6.7.1 電設(shè)計(jì)

6.7.2 熱設(shè)計(jì)

6.7.3 熱-力設(shè)計(jì)

6.7.4 物理設(shè)計(jì)——芯片設(shè)計(jì)規(guī)則

6.8 封裝IC的組裝工藝

6.8.1 芯片到封裝的互連

6.8.2 其他組裝工藝

6.9 外包代工——外包組裝

6.9.1 什么是組裝代工商

6.9.2 [ZK(]在本廠內(nèi)或外包代工組裝的決定

6.9.3 代工組裝承包商的選擇指南

6.9.4 封裝與2級(jí)互連

6.9.5 總結(jié)和展望

6.10 參考資料

第7章 混合微電子與多芯片模塊

7.1 引言

7.2 混合電路用陶瓷基板

7.2.1 陶瓷基板的制造

7.3 陶瓷的表面性能

7.4 陶瓷材料的熱性能

7.4.1 熱導(dǎo)率

7.4.2 比熱容

7.4.3 熱膨脹系數(shù)

7.5 陶瓷基板的機(jī)械性能

7.5.1 彈性模量

7.5.2 斷裂模量

7.5.3 抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

7.5.4 硬度

7.5.5 熱沖擊

7.6 陶瓷的電性能

7.6.1 電阻率

7.6.2 擊穿電壓

7.6.3 介電性能

7.7 基板材料的性能

7.7.1 氧化鋁

7.7.2 氧化鈹

7.7.3 氮化鋁

7.7.4 金剛石

本書比較全面、系統(tǒng)地介紹了聚酰胺各方面的內(nèi)容，包括原料單體的合成、聚合；聚酰胺的表征和剖析；結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；熔融加工基本理論、加工技術(shù)；性能測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)；增強(qiáng)、增韌、阻燃等改性技術(shù)；聚酰胺塑料及其用途、回收利用和再生技術(shù)，以及聚酰胺酰亞胺和聚酰亞胺等。 　本書比較充分地反映了當(dāng)前聚酰胺的最新研究成果和技術(shù)發(fā)展水平，既有一定的理論深度，又緊密結(jié)合實(shí)際，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性與實(shí)用性。可供從事聚酰胺及

尼龍外涂層自粘性漆包線自粘性漆包線漆發(fā)展歷程

漆包線的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只有裸導(dǎo)線和包覆在其外面的絕緣漆膜兩部分組成。市場(chǎng)上比較常用的是聚酯、聚酯亞胺、聚氨酯、聚酰胺酰亞胺等。而這些基本都是通過涂線后繞成線圈再通過浸涂粘結(jié)樹脂使各匝導(dǎo)線粘結(jié)在一起。該工藝比較復(fù)雜、繁瑣，而且對(duì)于環(huán)境來說也是一個(gè)很大的污染。各國科研人員不斷探索新型的絕緣漆，其中之一就是具有自粘性能的漆包線漆。

自粘性漆包線漆就是在適當(dāng)?shù)娜軇┗蛘呒訜岬臈l件下，使各匝線圈相互粘合成型。據(jù)文獻(xiàn)資料記載，1958年美國成功研制出具有實(shí)用意義的自粘性漆包線漆，20 世紀(jì)60 年代中期我國也研制成功復(fù)合涂層的自粘性漆包線漆。當(dāng)時(shí)主要是出于制造黑白電視機(jī)偏轉(zhuǎn)線圈的需要。70年代我國研制了自粘直焊漆包線，阻燃自粘性漆包線和F級(jí)自粘線等。90 年代有醇溶性自粘線的開發(fā)。80～90 年代，自粘性漆包線已成功地應(yīng)用于三相電動(dòng)機(jī)、密封電機(jī)和變壓器中。至于家電(如吸塵器、微波爐等)、音響設(shè)備等各個(gè)方面，更是自粘性漆包線的常用場(chǎng)合。同時(shí)自粘性漆的材料也從聚乙烯醇縮丁醛、聚酯、環(huán)氧等發(fā)展到脂肪族聚酰胺、聚酯亞胺和芳香族聚酰胺等品種上。自粘性漆從低耐熱等級(jí)發(fā)展到高耐熱等級(jí)和具有直焊性能的漆包線漆，同時(shí)一些具有特種性能的產(chǎn)品也不斷開發(fā)成功。

尼龍外涂層自粘性漆包線自粘性漆包線漆的特點(diǎn)

與普通漆包線漆的相同點(diǎn)

自粘性漆包線漆同其他普通的漆包線漆一樣，由繞制性、成型性、嵌入性來衡量，都具有較好的可加工性。繞制性即指在繞制線圈過程中，繞組線抗拒機(jī)械損壞和電氣損壞的能力，繞成的線圈最緊密最服貼。成型性即指能經(jīng)受彎曲和保持線圈形狀的能力，成型性好時(shí)，形狀不變，從繞線機(jī)上取下后，線圈能保持各種角度，長(zhǎng)方形線圈不會(huì)鼓成桶形，單根線不會(huì)跳出。嵌入性是指嵌入線槽的能力。

與普通漆包線漆的不同點(diǎn)

自粘性顧名思義即為具有非常簡(jiǎn)便的粘結(jié)工藝。通過烘焙或線圈直接通電加熱(或借助適當(dāng)?shù)娜軇?，使自粘性涂層相互粘結(jié)，冷卻后即能固定成型。自粘性漆的主要特點(diǎn)是能一次成型，無需通過預(yù)烘、浸漆、滴干、烘干等工序，在簡(jiǎn)化工藝的同時(shí)還能夠保護(hù)環(huán)境，減少大量有機(jī)溶劑的釋放，節(jié)約能源。而且一些比較特殊的工件結(jié)構(gòu)用普通的漆包線漆涂覆的難度非常大，有的甚至無法涂覆，所以自粘性漆包線漆的優(yōu)勢(shì)就非常明顯。

尼龍外涂層自粘性漆包線自粘性漆包線漆的發(fā)展方向

目前的電機(jī)都朝體積小的方向發(fā)展，線圈在使用過程中將會(huì)產(chǎn)生非常大的熱量，所以對(duì)絕緣材料的耐熱等級(jí)要求也在不斷提高。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有多種自粘性漆包線漆的涂料在應(yīng)用，但是高耐熱等級(jí)(如H 級(jí))的自粘性漆還比較少，許多研究者正在開發(fā)此類的絕緣漆。芳香族聚酰胺樹脂的熔融溫度比較高，適合作為高耐熱等級(jí)自粘性絕緣漆使用。這里所說的芳香族聚酰胺樹脂，是指芳脂族聚酰胺樹脂，就是其主鏈中有比較長(zhǎng)的脂肪鏈。根據(jù)美國專利，史堪納迪對(duì)此做了比較詳細(xì)的研究。對(duì)于完全的芳香族聚酰胺樹脂，其主鏈結(jié)構(gòu)中沒有可以粘結(jié)的單元，即使是升溫到260 ℃，它也不會(huì)相互粘結(jié)成型。而全脂肪族的聚酰胺樹脂雖然有很好的粘結(jié)能力，可是其耐潮濕性能和耐冷凍劑性能卻很差，同時(shí)樹脂本身的耐熱性能也較低。為了綜合這兩種樹脂的優(yōu)缺點(diǎn)，所以考慮在脂肪族聚酰胺樹脂中引入苯環(huán)來改善脂肪族樹脂的缺點(diǎn)。一般所采用的合成原料是二元酸，二異氰酸酯或者二胺，作者對(duì)此也做了一系列的試驗(yàn)分析。所用的原料，脂肪族二元酸一般具有6~30 個(gè)碳的鏈長(zhǎng)，比較理想的是6~12 個(gè)碳原子。

配方中大多采用甲苯二異氰酸酯(TDI)和4,4'二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)，而二元酸較多采用對(duì)苯二甲酸和癸二酸(或十二雙酸)。二元酸中脂肪族的酸(癸二酸)用量比芳香族(對(duì)苯二甲酸)用量要多一些，物質(zhì)的量之比在2.5/1~1.5/1之間比較好，這樣可以降低整個(gè)樹脂的剛性，提升其物理機(jī)械性能，降低結(jié)晶性。反應(yīng)物中—COOH/—NCO 的物質(zhì)的量之比在1/0.99~1/0.95 之間合成的樹脂綜合性能較為優(yōu)秀。

采用上述配方比例，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整，合成了熱塑型芳脂族聚酰胺樹脂(AAPA)，采用多層復(fù)合配套體系，外層涂覆AAPA 樹脂，在180 ℃下30 min 使其粘結(jié)成型，然后分別在180 ℃和200 ℃下測(cè)試其粘結(jié)程度，200 ℃下的粘結(jié)力降至180 ℃下的1/3，是常溫粘結(jié)力的1/10，但是其粘結(jié)力仍然滿足使用要求。而且該樹脂的耐潮濕性能同尼龍-11 一樣的優(yōu)秀。另外還有一種熱固性的芳脂族聚酰胺樹脂，一般采用封閉異氰酸酯進(jìn)行后固化，就是必須要在樹脂粘合成型后，繼續(xù)升溫，解封閉異氰酸酯進(jìn)行固化，這樣可以使樹脂的交聯(lián)度變高，也能相應(yīng)提高耐熱性能。但是這種樹脂市場(chǎng)上比較少見。在這里不作贅述。

對(duì)于自粘性漆最主要的指標(biāo)之一就是粘結(jié)力，這包括兩個(gè)方面，其一：再軟化溫度，即經(jīng)過熱粘合后，具有一定的粘結(jié)力，再升溫使其失去粘結(jié)力的溫度，這個(gè)對(duì)確定漆膜的耐熱型是具有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)；其二：高溫區(qū)域的粘結(jié)力，就是在使用溫度下，長(zhǎng)時(shí)間保持較高的粘結(jié)力，不至于被破壞，而這個(gè)區(qū)域即為推薦使用溫度。聚酰胺樹脂具有良好的粘結(jié)力，銅線涂漆繞線后在一定溫度(180～200 ℃)，一定時(shí)間(10～30 min)下，給予其一定的壓力，使其自粘合成型。經(jīng)測(cè)量，在170～200 ℃的使用溫度下，聚酰胺漆包線漆仍能提供相當(dāng)高的粘結(jié)力。現(xiàn)在漆包線線圈一般都采用高速自動(dòng)繞線，在繞制線圈的過程中，不可避免地會(huì)使導(dǎo)線受到?jīng)_擊和摩擦，這樣就會(huì)對(duì)絕緣漆膜產(chǎn)生破壞，影響使用。為了快速繞線，以前使用石蠟等潤滑劑涂覆在漆膜表面來增加漆膜的潤滑，但是這樣會(huì)影響導(dǎo)線固定，使相互粘結(jié)不牢固。而聚酰胺樹脂具有自潤滑和高耐磨耗性能，在繞制過程中不會(huì)產(chǎn)生上面所述的問題。

芳脂族聚酰胺樹脂由于主鏈中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，苯環(huán)對(duì)樹脂的低溫性能有很大的影響，苯環(huán)在低溫下的振動(dòng)具有次級(jí)轉(zhuǎn)變，會(huì)增加樹脂在低溫下的柔韌性。它的使用溫度可以在－70～250 ℃，在一些耐冷凍劑的線圈上也可以涂覆，其應(yīng)用范圍較廣。