多芯片组件 MCM 技术及其应用PDF电子书下载

第一篇 总论 3

第一章 电子组装技术概述 3

1.1 电子组装技术的变迁 3

1.2 电子组装工程学 5

1.2.1 什么是电子组装工程学 5

1.2.2 电子组装工程或技术的范围与体系 5

1.2.3 电子组装工程学的构成体系 6

1.3 电子组装与电子封装 9

1.4 电子整机与电子组装的关系 9

1.5 整机与系统的组装层次 10

1.6 不同封装层次面临的技术课题 13

1.7 对电子整机与系统组装的评价 14

参考文献 15

第二章 现代微电子器件封装技术 16

2.1 微电子封装的基本功能与地位 16

2.2 现代电子产业对微电子封装的要求 17

2.3 微电子封装的发展历程 18

2.4 微电子封装的基本类型 21

2.5 现代电子封装的发展特点 26

2.6 几种最新的电子封装技术 29

2.6.2 球栅阵列封装BGA(Ball Grid Array) 30

2.6.1 载带封装TCP(Tape Carrier Package) 30

2.6.3 倒装芯片技术FCT(Flip Chip Technology) 32

2.6.4 芯片尺寸封装CSP(Chip Scale(Size)Package) 33

2.6.5 直接芯片贴装技术DCA(Direct Chip Attach) 35

2.6.6 多芯片组件(MCM) 35

2.6.7 多芯片封装(MCP) 36

2.6.8 三维封装(3D-MCM) 36

2.6.9 GHz封装 37

2.6.10 功率封装 37

2.7 下一代微电子封装技术的展望 37

参考文献 38

第三章 多芯片组件的定义、分类及特点 40

3.1 引言 40

3.2 MCM的定义 40

3.3 MCM的基本构成 44

3.4 MCM的种类与结构特点 45

3.5 MCM的主要优点 52

3.6 多芯片组件的发展背景和驱动力 56

6.4 超导MCM 57

参考文献 62

4.1 引言 64

第四章 发展多芯片组件的关键技术 64

4.2 MCM用基板材料 65

4.3 多层布线基板 72

4.4 布线设计与布线材料 89

4.5 半导体IC裸芯片焊接(键合)技术 101

4.6 热设计与散热设计 110

参考文献 114

第五章 多芯片组件的应用市场和成本分析 116

5.1 MCM的应用概况 116

5.2.1 产品领域分类法 118

5.2 MCM应用的分类 118

5.2.2 产品成本分类法 121

5.2.3 产品定向分类法 122

5.3 MCM的成本构成及其影响因素 122

5.3.1 MCM成本的组成 123

5.3.2 影响MCM成本的因素 124

5.4 MCM的成本分析方法 128

5.4.1 传统成本分析法 129

5.4.2 基本活动成本分析法(ABC) 129

5.4.3 技术成本模式(TCM) 129

5.5.1 印刷线路板 131

5.5 技术成本模式的应用 131

5.5.2 共烧多层基板 132

5.5.3 薄膜MCM 134

5.5.4 MCM组装的成本 135

参考文献 136

第六章 多芯片组件的发展趋势 139

6.1 三维封装 139

6.1.1 3D封装的优点 139

6.1.2 3D封装存在的问题 140

6.1.3 应用现状和前景 142

6.2 光电MCM 145

6.2.1 光互连的特点 145

6.2.2 光互连技术的现状 146

6.2.3 光电MCM的现状及展望 148

6.3 金刚石基板 152

6.3.1 热沉用金刚石基板的特点 152

6.3.2 存在的问题及相应措施 153

6.3.3 应用现状和前景 156

6.4.1 超导互连的特点 158

6.4.2 存在的技术问题 158

6.4.3 研究现状 159

6.5 芯片尺度封装(CSP) 162

6.4.4 发展前景和展望 162

6.5.1 芯片尺度封装(CSP)的定义 163

6.5.2 CSP的特点 163

6.5.3 CSP的分类 164

6.5.4 CSP的应用现状和展望 166

参考文献 168

7.1 MCM-L的特点 175

7.1.1 MCM-L的定义 175

第七章 MCM-L多层布线基板技术 175

第二篇 多芯片组件的制造技术 175

7.1.2 MCM-L的优点 176

7.1.3 MCM-L的缺点 178

7.2 MCM-L工艺技术 179

7.2.1 典型的PCB工艺 180

7.2.2 液体光致抗蚀剂工艺 183

7.2.3 直接电镀工艺 184

7.2.4 层压工艺 187

7.2.5 激光打孔工艺 191

7.2.6 连续滚压工艺(Roll-to-Roll) 192

7.3.1 具有典型PCB结构的MCM-L 194

7.3 MCM-L结构 194

7.3.2 多芯片封装结构 196

7.3.3 使用挠性材料的MCM-L结构 196

7.4 MCM-L的基板材料 201

7.4.1 MCM-L基板性能 201

7.4.2 介质材料的发展 202

7.4.3 挠性基板材料 204

7.5 MCM-L多层基板技术的发展动向 205

1参考文献 206

8.1.1 厚膜多层基板的基本结构 208

8.1 厚膜多层基板技术 208

第八章 MCM-C多层基板技术 208

8.1.2 厚膜多层基板的工艺技术 209

8.1.3 厚膜多层基板的基本材料 212

8.2 共烧陶瓷多层基板 217

8.2.1 共烧陶瓷多层基板的基本结构 217

8.2.2 共烧陶瓷多层基板的工艺技术 220

8.2.3 共烧陶瓷多层基板的基本材料 233

8.3 MCM-C多层基板的设计技术 238

8.3.1 MCM-C多层基板的设计要求 238

8.3.3 MCM-C多层基板的设计规则 239

8.3.2 MCM-C多层基板的设计程序 239

8.4 MCM-C多层基板技术的发展趋势 241

参考文献 242

第九章 MCM-D薄膜多层基板技术 244

9.1 薄膜多层互连结构和特性 244

9.2 薄膜多层布线材料 248

9.2.1 基板材料 248

9.2.2 导体材料 255

9.2.3 介质材料 258

9.3.1 金属膜淀积和图形形成技术 272

9.3 薄膜多层布线工艺技术 272

9.3.2 介质膜加工和通孔形成技术 274

9.3.3 金属布线层间通孔连接方式和平坦化技术 279

9.3.4 元器件内埋置技术 282

9.4 薄膜多层基板的发展动向 284

参考文献 285

第十章 混合多层基板技术 287

10.1 混合多层基板的类型和特点 287

10.1.1 厚膜-薄膜混合型 288

10.1.2 共烧陶瓷--薄膜混合型 288

10.1.3 印制板-薄膜混合型 290

10.2 共烧陶瓷--薄膜型混合多层基板设计考虑 291

10.3.1 混合多层基板用低温共烧陶瓷多层基板工艺技术 295

10.3 共烧陶瓷--薄膜型混合多层基板的工艺和材料 295

10.3.2 陶瓷-薄膜界面加工和互连技术 299

10.4 其他类型的混合多层基板 301

10.4.1 厚膜-薄膜混合型多层基板 301

10.4.2 印制板-薄膜混合型多层基板 302

参考文献 303

第十一章 MCM用芯片技术 305

11.1 MCM用芯片的结构特点与分类 305

11.2.1 IC芯片的半导体工艺制造技术 306

11.2 IC芯片的制造及多芯片的焊装键合技术 306

11.2.2 多IC芯片在MCM基板上的贴装焊接 319

11.2.3 MCM的丝焊键合技术及比较 323

11.3 凸点芯片的制造工艺及倒装焊技术 327

11.3.1 焊锡合金球凸点芯片制造技术 329

11.3.2 物理化学淀积金凸点芯片制造技术 332

11.3.3 球焊键合芯片凸点制作技术 334

11.3.4 其他凸点制造技术 335

11.3.5 倒装连接技术 336

11.4 载带芯片的制造工艺及装连 343

11.4.1 用于载带的芯片电极焊片处理 347

11.4.2 载带导线的制造 348

11.4.3 内部导线(ILB)键合 350

11.4.4 外部导线(OLB)键合 353

11.4.5 TAB技术的性能及返修 354

11.5 MCM用已知好芯片(KGD)技术 356

11.5.1 几种集成电路芯片的测试筛选方法 359

11.5.2 集成电路芯片的可测试性设计 363

11.6 MCM用芯片的发展策略 368

参考文献 370

12.1 MCM封装技术的发展驱动力 371

第十二章 多芯片组件(MCM)封装技术 371

12.2 MCM封装类型 373

12.3 MCM封装材料的选择 373

12.3.1 陶瓷封装 373

12.3.2 金属封装 376

12.3.3 金属复合物(MMC)封装 377

12.4 MCM封装的密封技术 378

12.4.1 MCM金属封装的密封技术 380

12.4.2 MCM陶瓷封装的密封技术 380

12.5 MCM封装冷却技术 381

12.4.3 非气密性封装 381

12.6 MCM封装的检测与评价 383

12.7 MCM封装的应用 383

参考文献 385

第十三章 多芯片组件的电设计 387

13.1 引言 388

13.2 数字电路设计中延迟和噪声的技术含义 390

13.3 传输延迟和反射噪声及其影响因素 390

13.3.1 反射噪声 395

13.3.2 传输线的损耗 398

13.3.3 初始信号触发 400

13.3.4 负载电容的影响 402

13.4 串扰噪声及其影响因素 403

13.5 同步开关噪声 405

13.6 MCM的EDA技术 409

13.6.1 设计流程 409

13.6.2 工艺选择及整体方案设计 410

13.6.3 设计规则 411

13.7 MCM电设计举例 413

13.7.1 数字MCM电设计实例 413

13.7.2 模拟MCM电设计实例 415

参考文献 420

第十四章 多芯片组件的热设计 422

14.1 多芯片组件热设计的意义、要求与原则 422

14.1.1 多芯片组件热设计的重要意义 422

14.1.2 多芯片组件热设计的要求 423

14.1.3 多芯片组件热设计的原则 424

14.2 多芯片组件热现象 424

14.2.1 热传输机理 425

14.2.2 多芯片组件中的热传输 428

14.2.3 热阻的概念 429

14.2.4 电路板上的热传输 431

14.2.5 电子系统中的热耦合 432

14.3 多芯片组件的散热途径与热控制方法 433

14.3.1 多芯片组件的散热途径 433

14.3.2 多芯片组件的热控制方法 434

14.3.3 多芯片组件冷却方法的选择 439

14.4 影响多芯片组件热性能的因素 440

14.4.1 外部影响因素 440

14.4.2 内部影响因素 441

14.5 热设计分析方法及程序 442

14.5.1 热设计分析方法概述 442

14.5.2 热分析工具 443

14.5.3 热设计分析程序 444

14.5.4 积分解析模拟法 445

14.5.5 应用计算机的数值计算法 448

14.5.6 实验法 450

14.5.7 热分析实例 450

参考文献 456

第十五章 多芯片组件的检测技术 458

15.1 MCM检测的基本内容与方法 458

15.2 MCM多层基板电性能测试 460

15.2.1 固定探针阵列式测试法 460

15.2.2 单探针测试法 462

15.2.3 双探针测试法 464

15.2.4 三探针测试法 466

15.2.5 电子束探针测试法 467

15.2.6 几种测试方法的比较 467

15.3 多层基板形貌检测 468

15.3.1 光学自动检测 468

15.3.2 X光检测 470

15.3.3 相敏非线性检测 470

15.4 MCM组件测试 471

15.4.1 MCM组件在线测试 471

15.4.2 组件非矢量测试 472

15.4.3 通用组件的功能测试 473

15.4.4 含有CPU或存储器组件的功能测试 474

15.5 可测性设计技术 476

15.5.1 可测性设计技术的概念与分类 476

15.5.2 边界扫描与1149.1标准 477

15.5.3 内建自测试设计 480

15.5.4 MCM测试中运用BS与BIST技术 480

15.5.5 采用BS与BIST实现系统测试技术 484

15.5.7 BS与BIST的综合评价与未来发展 486

15.5.6 边界扫描测试系统产品简介 486

参考文献 490

第十六章 MCM可靠性 492

16.1 MCM可靠性研究的范围和方法 492

16.1.1 MCM可靠性研究的基本范围 492

16.1.2 MCM可靠性研究的特点 492

16.1.3 MCM可靠性研究的现状及必要性 493

16.1.4 MCM的可靠性模型 495

16.2 MCM的可靠性设计 498

16.2.1 MCM可靠性设计的方法 498

16.2.2 可靠性设计的基本过程 499

16.2.3 罗姆实验室用于可靠性设计的MCM分析器 500

16.3 MCM的可靠性试验和评价方法研究 501

16.4 MCM的失效分析技术研究 510

16.4.1 MCM的失效分析程序 511

16.4.2 分析实例 516

16.5 MCM的主要失效机理 519

16.5.1 MCM的热与热应力失效 519

16.5.2 MCM用芯片的失效分析及质量认证 530

16.5.3 MCM中的互连失效及检测技术 534

16.5.4 介质膜及粘合剂材料的可靠性 542

16.5.5 印制电路板(PCB)封装高形貌比电镀通孔(PTH)的可靠性 544

参考文献 547

第三篇 多芯片组件的应用 551

第十七章 计算机用多芯片组件 551

17.1 超级计算机多芯片组件 552

17.1.1 NEC SX系列超级计算机MCM 552

17.1.2 IBM ES/9000 超级计算机MCM 557

17.1.3 VAX-9000计算机MCM 564

17.2 高速简化指令计算机(RISC)多芯片组件 569

17.2.1 MCM-Si型RISC组件 570

17.2.2 MCM-C/D型RISC组件 572

17.3 三维存储器多芯片组件 574

参考文献 579

第十八章 通信用多芯片组件 580

18.1 ATM多芯片组件 580

18.1.1 设计考虑 580

18.1.2 ATM多芯片组件实例 582

18.2 微波/毫米波多芯片组件 591

18.2.1 卫星微波通信系统用多芯片组件 591

18.2.2 35GHz移相器接收机多芯片组件 597

18.3 全球定位系统(GPS)接收机多芯片组件 599

参考文献 603

19.1 军事领域用MCM的特点 604

第十九章 军事领域用多芯片组件 604

19.2 航天领域的应用 605

19.2.1 飞船着陆控制系统 605

19.2.2 用于卫星姿态控制的微电子机械陀螺仪 606

19.2.3 NASA的先进飞行计算机组件(AFC) 608

19.3 航空领域的应用 609

19.3.1 Hughes公司 609

19.3.2 Rockwell公司 612

19.3.3 Honeywell公司 612

19.3.5 GE公司 614

19.3.4 Martin Marietta公司 614

19.4.1 战场液晶显示设备 616

19.4 军用通信领域的应用 616

19.4.2 太阳敏感器和地球敏感器 617

19.4.3 相位函数多路调制器MCM 617

19.4.4 GPS接收机MCM 617

19.5 常规武器领域的应用 618

19.5.1 导弹用MCM 618

19.5.2 雷达用MCM 621

参考文献 622

20.1 多芯片组件成本考虑的因素 624

第二十章 低成本多芯片组件及其应用 624

20.2 塑封结构多芯片组件 626

20.2.1 典型的塑封多芯片组件 626

20.2.2 采用柔性膜基板和球栅阵列的塑封多芯片组件 627

20.2.3 塑封型电源变换器多芯片组件 628

20.3 低成本镀铜MCM-D 629

20.4 MCM在汽车中的应用 632

20.5 MCM在消费类电子产品和医疗器械中的应用 634

参考文献 635

附录 MCM有关名词术语 637