封装中的材料
几种主要的封装材料的特性
几种主要的封装材料的特性封装材料是应用于电子元器件封装中的材料，它们具有多种不同的特性。
下面将介绍几种主要的封装材料及其特性。
1.硅胶封装材料：硅胶是最常用的封装材料之一，具有以下特性：-良好的耐热性：硅胶具有较高的耐高温性能，可以在高温环境下保持良好的性能。
-优良的绝缘性能：硅胶具有良好的绝缘性能，可以有效地阻止电流泄漏，提高电子元器件的安全性。
-高效的防护能力：硅胶具有优异的防潮、防尘和耐化学品腐蚀的能力，可以有效保护封装的电子元器件免受外界环境的损害。
2.光敏胶封装材料：光敏胶是一种特殊的封装材料，其特性包括：-高分辨率：光敏胶具有高分辨率的特性，可以实现精细图案的刻蚀和印刷。
-快速固化：光敏胶可以通过紫外线照射来固化，并且固化速度很快，可以提高生产效率。
-良好的粘附性：光敏胶具有良好的粘附性能，可以牢固地粘合封装的电子元器件，提高其机械强度和稳定性。
3.导电胶封装材料：导电胶是一种具有导电性能的封装材料，其特性包括：-优良的导电性能：导电胶具有良好的导电性能，可以有效地传导电流，保证电子元器件的正常工作。
-良好的粘附性：导电胶具有良好的粘附性能，可以牢固地粘合封装的电子元器件，提高其机械强度和稳定性。
-低电阻率：导电胶的电阻率非常低，可以有效地降低电子元器件的电阻，提高其性能。
4.纳米粒子封装材料：纳米粒子封装材料是近年来发展起来的一种新型封装材料-高强度：纳米粒子封装材料具有较高的机械强度，可以有效地保护封装的电子元器件免受外部冲击和挤压的影响。
-优异的导热性：纳米粒子封装材料具有很高的导热性能，可以有效地散热，提高封装的电子元器件的散热效果。
-良好的稳定性：纳米粒子封装材料具有良好的化学稳定性和耐高温性能，可以在极端环境下保持良好的性能。
总之，不同的封装材料具有不同的特性，可以根据具体的应用需求选择合适的材料来封装电子元器件。
封装材料的认识
封装材料的认识
封装材料是用于保护和封装电子元器件的材料。
它们通常被用来包裹和固定电子元件，以提供物理保护、电气绝缘和热管理等功能。
常见的封装材料包括塑料、金属、陶瓷和复合材料等。
塑料封装材料通常用于低成本、低功耗的电子设备，如智能手机和平板电脑。
金属封装材料通常用于高功率和高温应用，如电源模块和汽车电子。
陶瓷封装材料具有优异的热导性和耐高温性能，常用于高功率放大器和功率模块。
复合材料封装材料通常结合了多种材料的优点，以实现更好的性能。
封装材料的选择取决于电子元器件的应用需求。
例如，高功率应用通常需要具有良好的散热性能和电气绝缘性能的材料，而高频应用则需要具有低介电损耗和低射频损耗的材料。
封装材料的发展也与电子技术的进步密切相关。
随着电子设备的不断追求更小、更轻、更高性能和更高可靠性，封装材料也在不断创新和改进。
新型的封装材料，如有机硅材料、高导热塑料和纳米复合材料等，正在被广泛研究和应用，以满足不断发展的电子市场的需求。
电子封装材料
高硅铝电子封装材料及课堂报告总结摘要关键词AbstractKeyword目录第一章高硅铝电子封装材料1.1应用背景由于集成电路的集成度迅猛增加，导致了芯片发热量急剧上升，使得芯片寿命下降。
温度每升高10℃,GaAs或Si微波电路寿命就缩短为原来的3倍[1,2]。
这都是由于在微电子集成电路以及大功率整流器件中，材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳所引起的失效，解决该问题的重要手段即是进行合理的封装。
所谓封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片、底板、外壳,同时还起着辅助散失电路工作中产生的热量的作用[1]。
用于封装的材料称为电子封装材料，作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求[3]:①低的热膨胀系数,能与Si、GaAs芯片相匹配,以免工作时,两者热膨胀系数差异热应力而使芯片受损；②导热性能好,能及时将半导体工作产生的大量热量散发出去,保护芯片不因温度过高而失效；③气密性好,能抵御高温、高湿、腐蚀、辐射等有害环境对电子器件的影响；④强度和刚度高,对芯片起到支撑和保护的作用；⑤良好的加工成型和焊接性能,以便于加工成各种复杂的形状和封装；⑥性能可靠,成本低廉；⑦对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小,以减轻器件的重量。
1.2国内外研究现状目前所用的电子封装材料的种类很多,常用材料包括陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。
国内外金属基电子封装材料和主要性能指标如表1-1。
表1-1 常用电子封装材料主要性能指标[1,4]材料密度（ρ）g/cm3导热率（K）Watts/m·k热膨胀系数(CTE) ×106/K比导热率W·cm3/m·K·gSi 2.3135 4.1 5.8 GaAs 5.339 5.810.3 Al2O3 3.920 6.5 6.8 BeO 3.92907.674.4 AlN 3.3200 4.560.6Al 2.723823.688.1Cu8.9639817.844.4Mo10.2140 5.013.5从表1-1可以看出，作为芯片用的Si和GaAS材料以及用做基片的Al2O3、BeO等陶瓷材料，其热膨胀系数（CTE）值在4×10-6/K到7×10-6/K之间，而具有高导热系数的Al和Cu，其CTE值高达20×10-6/K，两者的不匹配会产生较大的热应力，而这些热应力正是集成电路和基板产生脆性裂纹的一个主要原因之一。
几种主要的封装材料的特性
几种主要的封装材料的特性封装材料是用于封装和保护电子元器件的材料。
不同的封装材料具有不同的特性，以下是几种主要的封装材料及其特性：1. 硅（Silicon）：硅是一种常用的封装材料，具有良好的导热性和电阻性能。
它能够有效传导热量，以保持电子元器件的温度稳定，同时也提供良好的电绝缘性能，以防止电气短路。
2. 聚合物（Polymer）：聚合物是一种轻量级和可塑性很强的封装材料。
它具有较低的成本、良好的机械强度和尺寸稳定性，可满足不同封装需求。
聚合物材料还可以被加工为不同形状和尺寸，以适应各种封装设计。
3. 陶瓷（Ceramic）：陶瓷材料是一种在高温和高电压环境下具有优异性能的封装材料。
它具有良好的耐腐蚀性和高绝缘性能，能够有效保护电子元器件免受外界环境的侵害。
陶瓷材料还具有较高的机械强度和热导率，可以有效排除产生的热量。
4. 导热胶（Thermal grease）：导热胶是一种具有较高热导率的封装材料。
它通常用于电子元器件和封装基板之间的热接触界面，以提高热量的传导效率。
导热胶具有良好的黏附性和填充性，能够填充微小的间隙并同时排出热量。
5. 玻璃（Glass）：玻璃是一种具有较高的耐热性和绝缘性能的封装材料。
它可以承受高温环境下的应力和压力，并保持电子元件的稳定性。
由于玻璃的透明性和耐腐蚀性，它还经常用于光学封装和显示器件中。
6. 金属（Metal）：金属材料常用于高功率和高电流应用的封装材料。
它具有良好的导电性和导热性，并能够有效抵抗电磁干扰。
金属材料还具有较高的机械强度，可以保护内部电子元器件免受外部冲击和振动的影响。
以上所列的封装材料仅是几种常见的材料，实际上还有其他许多封装材料，如纳米材料、聚酰亚胺等。
每种封装材料都有其独特的特性和应用领域，根据具体的封装需求和工作环境选择适合的材料非常重要。
芯片制造中的封装材料分析与选择
芯片制造中的封装材料分析与选择在芯片制造的过程中，封装材料被广泛应用于保护芯片并提供稳定的工作环境。
正确选择和分析封装材料对于确保芯片的性能和可靠性至关重要。
本文将对芯片制造中的封装材料进行分析，并介绍选择封装材料的准则。
一、封装材料的种类及其特性封装材料通常分为有机封装材料和无机封装材料两大类。
有机封装材料包括环氧树脂、聚酰亚胺、热塑性塑料等；无机封装材料主要包括硅胶、陶瓷等。
1. 有机封装材料：具有良好的耐热性和尺寸稳定性，易于加工和成型。
环氧树脂具有较好的粘接性、导热性和电绝缘性，广泛应用于半导体封装中。
聚酰亚胺具有较高的耐热性和化学稳定性，适合用于高温环境。
热塑性塑料具有良好的可塑性和成型性，适合于复杂形状的封装。
2. 无机封装材料：具有较高的强度和耐热性，适用于高功率芯片和高温环境。
硅胶具有良好的导热性和防护性能，能够有效降低芯片温度。
陶瓷材料具有优异的机械性能和耐腐蚀性，可用于对抗外界环境的腐蚀。
二、封装材料的特性分析在选择封装材料时，需要对其特性进行详细的分析，以确保其能够满足芯片的需求。
1. 热性能：封装材料的热导率和热膨胀系数会影响芯片的温度分布和热散尽效果。
较高的热导率能够迅速将热量传递到外界环境，降低芯片温度。
而较小的热膨胀系数能够减少封装材料与芯片间的应力和变形。
2. 电性能：封装材料的电绝缘性能和导电性会对芯片的电气性能产生影响。
材料应具备足够的绝缘性能，以避免电流泄漏和短路现象的发生。
此外，导电性良好的封装材料能够提供良好的接地效果，减少电磁干扰和电热效应。
3. 化学稳定性：封装材料需要具备良好的化学稳定性，能够耐受酸碱、溶剂等外界环境的腐蚀。
这样可以保证芯片在不同环境下的稳定工作，并提高其使用寿命。
4. 机械性能：封装材料的机械强度和耐冲击性对芯片的抗压能力和抗震动性能至关重要。
较高的机械强度可以减少封装材料的开裂和脱落现象，提高芯片的可靠性。
三、封装材料的选择准则在选择封装材料时，应充分考虑芯片的应用环境、性能要求以及成本因素等。
半导体封装原材料特性介绍
半导体封装原材料特性介绍一、〝工业的黄金〞——铜〔最古老的金属〕铜在地壳中含量比较少，在金属中含量排第17位。
铜要紧以化合物的形式存在于各种铜矿中，常见的有黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿、孔雀石等。
物理性质：金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92,熔点1083oC，沸点2567℃，密度8.92g/cm3。
纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色因此又称为紫铜或红铜。
铜属有色金属，导电导热性，延展性良好，焰色反应呈绿色。
铜为紫红色金属，质地坚强、有延展性；热导率和电导率都专门高；铜的机械性能与物理状态有关，也受温度和晶粒大小的阻碍。
铜是不爽朗的金属，在常温下和干燥的空气里，不容易生锈。
在空气中或中加热表面变黑：，利用此反应可除去混在氢气、一氧化碳中的少量，在高温下还可生成。
与的作用在潮湿的空气中铜可生成铜绿，。
与稀盐酸、稀溶液不反应；与浓反应；与硝酸反应；与盐溶液反应；CuO是不溶于水的碱性氧化物，具有较强氧化性，在加热时能被CO、、C等还原；可与酸反应：；呈砖红色，可用于制红色玻璃，本身较稳固，但在酸液中易发生歧化反应生成Cu和。
二、铜带情形引线框架是半导体芯片的载体；并为半导体、芯片提供电流和信号输入、输出的通路，同时散逸半导体芯片产生的热量。
国内铜带在电导率，抗拉强度、延伸率方面差不多可满足引线框架生产的要求，但存在下几部分不足：１、硬度不稳固国产铜带硬度常常不能完全符合客户要求，有时太低，有时太高。
硬度低，会阻碍引线框架的冲制，卸料不畅，极易产生毛刺而使引线框架达不到质量要求，在封装后因材质软而产生弯曲，不利于编带生产。
硬度太高，在引线框架冲刺时极易造成冲制模的磨损，增加修复模具的几率，提高生产成本，降低生产效率。
在封装后，成品使用极易造成管脚折断而成为废品，在引线框架生产中，有条检验要求确实是管脚在弯曲９０°三次后不断裂，而硬度太高，就达不到此要求。
硬度的操纵，应该不是技术问题，而是过程操纵的缘故。
元器件的封装材料
元器件的封装材料
元器件的封装材料有多种，包括金属、陶瓷、塑料等。
这些材料各有其特性和应用范围。
1. 金属：如铜、铝、钢、钨、镍和可伐合金等，这类材料主要用于宇航及军品元器件管壳。
2. 陶瓷：如氧化铝、碳化硅、氧化铍、玻璃陶瓷和钻石等。
陶瓷材料具有较好的气密性、电传输、热传导和机械特性，可靠性高。
不仅可作为封装材料，也多用于基板，但脆性高易受损。
3. 塑料：分为热固性聚合物和热塑性聚合物，如酚醛树脂、环氧树脂和硅胶等。
采用一定的成型技术（转移、喷射、预成型）进行封装，当前90%以
上元器件均已为塑料封装。
4. 还有一些新兴的第三代封装材料，如铝基碳化硅（AlSiC）、铝硅（AlSi）、铝金刚石（Al-Dia）和铜金刚石（Cu-Dia）等。
这些材料是金属基热管理复合材料，既有金属的性能，又有非金属（陶瓷、硅颗粒、金刚石）材料的性能。
主要特性包括高导热、高刚度、高耐磨、低膨胀、低密度和低成本等。
以上内容仅供参考，建议查阅电子封装材料相关书籍或咨询电子封装行业专家以获取更全面和准确的信息。
封装需要的主要材料
封装需要的主要材料封装是一种将物品包裹、保护或整理的过程。
不同的封装任务需要使用不同的主要材料。
以下是一些常见的封装所需的主要材料：1.包装纸：包装纸是最基本的封装材料之一、它可以是普通的纸张，也可以是特殊的纸张，如包装纸、防水纸等。
包装纸可以用来包裹不同大小的物品，保护它们免受损坏或污染。
2.包装盒：包装盒是封装物品的另一个重要材料。
它可以是纸盒、塑料盒或木盒等。
包装盒可以提供更强的保护，尤其适用于脆弱或易碎的物品。
它们还可以用于分类或整理物品，方便存储和携带。
3.塑料袋：塑料袋是常见的封装材料之一、它们可以是透明的或有颜色的，可以用来包装食品、衣物、化妆品等各种物品。
塑料袋具有防潮、防虫和防尘的功能，可以保持物品的新鲜和清洁。
4.气泡膜：气泡膜是常见的保护封装材料之一、它由一层塑料薄膜和一层气泡纸组成，可以提供良好的缓冲效果，保护物品免受震动、碰撞和压力造成的损坏。
气泡膜通常用于包装易碎物品，如玻璃制品、陶瓷制品等。
5.封箱胶带：封箱胶带是将包装纸或包装盒封闭的必备材料。
它可以是普通的胶带或特殊的封箱胶带，如防水胶带、耐高温胶带等。
封箱胶带通常具有很强的粘性，可以确保包装物品的安全和完整。
6.缠绕膜：缠绕膜是一种用于封装大型或不规则物品的材料。
它通常是一层塑料薄膜，可以通过手工或自动包装机进行缠绕。
缠绕膜可以固定物品，保护其免受损坏或松动。
7.铁丝或绳子：铁丝或绳子可以用来绑扎封装物品，提供额外的保护和稳定性。
它们可以在包装纸、包装盒或塑料袋上进行绑扎，确保物品的安全和固定。
8.填充材料：填充材料是用来填充包装盒或包装纸的空隙，以减少物品在运输过程中的摇晃和碰撞。
常见的填充材料包括泡沫颗粒、泡沫板、纸箱、气泡纸等。
以上是封装过程中常用的主要材料。
根据封装的要求和物品的特性，还可能需要其他材料来提供额外的保护和安全。
封装的目的是保护物品，确保它们在运输、存储和使用过程中的安全和完整。
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蔡坚 jamescai@
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1
概要
电子封装材料 封装中涉及到的主要材料
内引线材料 模塑料 引线框架材料 芯片粘接材料 封装基板与外壳材料 焊接材料 ……
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填充剂（SiO2） 阻燃剂 脱模剂
染色剂
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24
4
树脂特性
讲义27
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25
主要生产厂家
日本
住友 日东 日立化成
美国
Plaskon Hysol(Cookson)
中国
中科院化学所
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11
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12
2
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13
Kirkendall效应
异种金属之间的互扩散 不同的扩散速度
温度、结构、… …
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14
金丝与其他介面的键合
Au-Cu
料匹配好
价格昂贵
陶瓷封装 金属底座 与封装环
3. 耐腐蚀性好
1. 机械强度高 1. 与非金属材 差
料匹配好 2.
抗弯强度稍 陶瓷封装 塑料封装
导热性差
1. 导热性能高 1. 机械强度低 塑料封装
2. 电镀性能好 2. 线膨胀系数较
3. 低价
高
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热塑性：在 加热塑化后如 果再次受热还 会再次软化
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22
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23
模塑料的基本构成
基体（1030%）
（高分子化合物树脂）
环氧树脂 硅酮树脂 1,2-聚丁二烯酯树 脂
添加剂（6090%）
固化剂 催化剂
热
热导率、热膨胀系数、热稳定性、 … …
物理
表面平整度、表面光洁度
化学
化学稳定、低孔隙率、高纯度
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52
氧化铝（Al2O3）陶瓷
良好的介电性能、高的机械强度、 高热稳定性、高化学稳定性
应用最广 90-99% Al2O3 性能与Al2O3含量相关 添加剂 （黑色、紫色、棕色）瓷
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17
键合丝的要求
表面洁净光滑 长丝、单层、单根密绕 严格包装和储存
10-15°C,20-50%RH
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18
3
提高键合可靠性
无论何种键合，键合表面特性是至关重 要的。
洁净度（等离子体清洗） 表面粗糙度 表面镀层的厚度
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39
42 Alloy
具有与Kovar合金类似性能的框 架材料（封接材料）
采用Ni的添加取代Co 去应力退火 线膨胀系数与Kovar合金相近
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40
铜合金
导电特性好 引入第二相弥散强化，提高强度 常用有Cu-Fe-P，Cu-Cr，CuZn，Cu-Zr等等 机械加工性能好 热膨胀系数与塑料封装匹配
引线键合区
几何尺寸、表面涂敷、引线扭曲、平整 度、共面性
芯片粘接区
几何尺寸、表面涂敷、粗糙度
Institute of Microelectronics
44
芯片粘接材料
Institute of Microelectronics
45
芯片粘接的基本概念
Chip Attachment/Bonding，通常采用粘 接技术实现管芯（IC Chip）与底座 （Chip Carrier）的连接
Al-OFHC Cu Al-Ag plated LF Al-Ni
>75um Al can be used for power devices.
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16
Cl-的影响 “白毛”
Al(OH)3 + Cl- Al(OH)2 + OHAl + 4Cl- Al(Cl)42AlCl4- + 6H2O 2Al(OH)3 + 6H+ + 8Cl-
熔融二氧化硅型 线膨胀系数小、热导率低、成本较
高 VLSI、大尺寸分立器件
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29
低应力型模塑料
固化过程产生的收缩应力 温度变化时的热应力
热应力导致失效 开裂
温度变化时的热应力 弹性模量 线膨胀系数 玻璃化转变温度
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滑石和镁橄榄石
用于厚膜电路 低介电常数 低强度 低价
玻璃、石英、蓝宝石
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55
主要陶瓷基板材料基本性能
35
引线框架材料的要求
热匹配 良好的机械性能 导热性能好 使用过程无相变 材料中杂质少 低价 加工特性和二次性能好
Institute of Microelectronics
36
6
常见引线框架材料及应用
材料 Kovar合金 Fe-29Ni17Co
42合金 Fe-42Ni
铜合金
优点
缺点
使用场所
1. 机械强度高 1. 2. 与非金属材
Printed Circuit Board
Chip
Pin Thru. Hole
Package
(Substrate or leadframe)
Encapsulation
PCB
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5
内引线键合材料
Institute of Microelectronics
化学特性
吸潮、抗腐蚀，… …
其它
密度、可焊性、毒性，… …
Institute of Microelectronics
4
电子封装材料
Solder Bump Underfill
Substrate
Solder Joint
Chip Molding Compound
Wire
Leadframe Solder Joint
30
5
考核与命名
讲义40-42
Institute of Microelectronics
31
模塑料的发展
模塑料随微电子技术和封装技术 而发展
WHY?
高纯度 低应力 低辐射
Institute of Microelectronics
32
引线框架材料
Institute of Microelectronics
Institute of Microelectronics
41
引线框架的成型
冲压型 蚀刻型
Institute of Microelectronics
42
7
表面处理
表面电镀 Ni/Au Ag Sn or Solder
铜引线的预氧化
Institute of Microelectronics
43
引线框架的质量标准
6
1
常见引线键合材料
引线键合常用于芯片与载体（或基板） 或引线框架之间的互连
常用的引线材料有Au、Al、Cu（包括用于 TAB）、AlSi(1%)丝
键合的模式主要有球焊（金丝）和楔形 焊（铝丝）
金丝用于塑料封装，铝丝用于陶瓷和金 属封装？
Institute of Microelectronics
7
内引线键合材料的特性
电性能 热性能 机械性能
参考讲义128-133
Institute of Microelectronics
8
金丝键合系统
消费类电子产品中最常用的键合方式 金丝-铝键合区 金丝-镀金键合区 掺杂的金丝 金丝：软 Be，5-10ppm；Cu，30-100ppm
Institute of Microelectronics
工艺简单、成本低廉 适合于大规模生产，质量上已经接 近Au-Si共晶焊水平 可以分为两类：
导电、导热胶—“导电胶” 导热、电绝缘胶
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48
8
导电胶粘接技术
环氧 树脂
粘接剂
金属粉 粒
（银） 减少欧姆接 触
改善导热性
Institute of Microelectronics
阻挡层的应用
TiW
高质量的键合丝
可靠的键合工艺
等离子体清洗
Institute of Microelectronics
19
Institute of Microelectronics
20
模塑料
Institute of Microelectronics
21
模塑的基本工艺
模塑料通常 为热固性塑料
热固性：在 加热固化后不 会再次受热软 化
26
性能检测与相关标准
讲义38
Institute of Microelectronics
27
模塑料的类型（p.32）