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第1章 三维集成技术综述 1

1.1简介 1

1.1.1三维集成技术分类 1

1.1.2三维集成驱动力 3

1.2技术描述 8

1.2.1三维片上集成 8

1.2.2含硅穿孔的三维IC堆栈结构 10

1.2.3三维封装 31

1.3三维集成技术的主要问题 35

1.3.1三维IC堆栈问题 35

1.3.2三维封装问题 37

1.4结论 38

参考文献 39

第2章 先进键合/连接技术 43

2.1粘胶键合技术 43

2.1.1电子工业用胶 43

2.1.2粘合剂在电子产品中的应用 45

2.1.3新型粘合剂 45

2.2直接键合方法 47

2.2.1阳极键合 47

2.2.2扩散键合 48

2.2.3表面活化键合 49

2.2.4新型Ag-Cu直接键合 50

2.3无铅焊接与键合工艺 51

2.3.1基本钎焊工艺 51

2.3.2去除锡氧化物的无助焊剂工艺 52

2.3.3无氧化无助焊剂钎焊技术 53

2.3.4无助焊剂倒装芯片互连技术 57

参考文献 59

第3章 先进的芯片与基板连接技术 63

3.1引言 63

3.1.1 ITRS中的倒装芯片连接 64

3.1.2 I/O电学模拟 65

3.1.3力学模拟 68

3.2采用焊料的柔性I/O结构 70

3.2.1外围与倒装芯片面阵列结构 70

3.2.2使用面阵列焊料I/O的再分布 70

3.2.3圆片级柔性I/O 71

3.3改善力学性能的焊料帽层结构 73

3.4无焊料芯片-基板互连 74

3.4.1铜互连 75

3.4.2电镀铜柱阵列 79

3.4.3柔性金凸点互连 80

3.4.4化学镀NiB互连 81

3.5芯片与基板连接的未来需求和解决方案 82

3.5.1芯片外超高频高带宽运行 82

3.5.2满足热管理的微流体互连 84

参考文献 86

第4章 先进引线键合工艺——材料、方法与测试 89

4.1简介 89

4.2互连要求 93

4.3键合原理 95

4.3.1引线键合类型 95

4.3.2热压键合 96

4.3.3超声键合 99

4.3.4热超声键合 99

4.3.5其他技术 101

4.3.6设备优化 101

4.4键合材料 102

4.4.1键合引线 102

4.4.2焊盘 105

4.4.3镀金 108

4.4.4焊盘清洗 109

4.5测试 111

4.6质量保证 117

4.7可靠性 118

4.7.1金属间化合物 119

4.7.2凹坑 121

4.8设计（线宽，弧线高度） 122

4.9新概念 124

4.9.1微间距 124

4.9.2软衬底 126

4.9.3高频键合 128

4.9.4螺栓凸点技术 132

4.9.5极高温环境 132

4.10总结 136

致谢 137

参考文献 137

第5章 无铅焊接 143

5.1全球无铅焊接行动 143

5.2主要无铅焊料合金 144

5.2.1 SnCu（+掺加剂（如Ni、 Co、 Ce）） 144

5.2.2 SnAg（+Cu、+Sb、+掺加剂（如Mn、 Ti、 Al、 Ni、 Zn、 Co、 Pt、 P、 Ce）） 145

5.2.3 SnAg（+Bi、+Cu、+In、+掺加剂） 145

5.2.4 SnZn（+Bi） 146

5.2.5 BiSn（+Ag） 146

5.3无铅焊膏 147

5.4无铅焊料表面处理 150

5.4.1无铅焊料表面处理类型 150

5.4.2表面处理性能 151

5.5无铅焊接器件 154

5.5.1温度耐受力 154

5.5.2湿度敏感等级 154

5.6用于无铅焊接的衬底材料 155

5.6.1热分解 155

5.6.2尺寸稳定性 156

5.7无铅回流焊组装 156

5.7.1设备 157

5.7.2回流曲线 157

5.7.3特殊曲线 158

5.8无铅波峰焊组装 160

5.8.1无铅波峰焊工艺 160

5.8.2 PCB设计 160

5.8.3设备侵蚀 161

5.8.4厚PCB通孔填充 161

5.9无铅焊点检查 162

5.10无铅焊点返修 163

5.10.1手机返修 163

5.10.2 BGA返修 163

5.11无铅焊点可靠性 164

5.11.1微结构 164

5.11.2焊点金属间化合物 164

5.11.3温度循环 167

5.11.4焊点脆性 168

5.12总结 171

参考文献 171

第6章 硅片减薄工艺 176

6.1薄硅器件 176

6.1.1薄硅片优点 176

6.1.2制作薄硅片的基本考虑 177

6.2降低圆片厚度 178

6.2.1材料去除 178

6.2.2研磨过程 179

6.2.3薄圆片夹持 182

6.3薄圆片机械性能 184

6.3.1断裂强度与弹性 184

6.3.2表征研磨过程中产生的应力与损伤 186

6.3.3圆片减薄限制 187

6.4硅片切割 188

6.4.1机械划片 188

6.4.2激光划片 189

6.4.3减薄分割硅片 191

6.4.4通过损伤来分割硅片 191

6.5薄硅芯片封装 192

参考文献 193

第7章 先进基板材料与工艺展望 195

7.1简介 195

7.1.1历史简述：从PCB到基板 196

7.2陶瓷基板 198

7.3有机基板 198

7.3.1两层PBGA基板 199

7.3.2四层PBGA基板 202

7.3.3六层PBGA基板 203

7.3.4高密度互连基板 204

7.4载带球栅阵列 206

7.5 PBGA基板发展趋势 207

7.5.1低成本电介质 207

7.5.2低成本焊料掩膜 208

7.5.3薄基板、薄电介质 208

7.5.4低膨胀电介质 209

7.5.5表面处理 209

7.6 FCBGA基板 212

7.7无芯基板 215

7.8特种基板 216

7.8.1射频模块基板 216

7.8.2具有低介电常数的高性能基板 217

7.8.3含嵌入式器件的基板 218

参考文献 219

第8章 先进印制电路板材料 221

8.1介电材料 221

8.1.1树脂体系 223

8.1.2增强材料 226

8.1.3填充料 232

8.2导电材料 233

8.2.1铜箔 233

8.2.2表面涂层 236

8.3印制电路板材料电气方面的考量 238

8.3.1介电常数 239

8.3.2介电损耗 242

8.3.3湿度对电气性能的影响 243

8.3.4传导损耗 244

8.4印制电路板材料可靠性 245

8.4.1导孔可靠性 246

8.4.2导电阳极丝 247

8.4.3球垫坑裂 248

8.4.4焊点可靠性 248

参考文献 249

第9章 倒装芯片底部填充胶材料、工艺与可靠性 250

9.1简介 250

9.2常见的底部填充材料与工艺 252

9.3倒装芯片底部填充封装的可靠性 254

9.4底部填充胶面临的新挑战 257

9.5不流动底部填充 259

9.5.1向不流动底部填充胶中添加二氧化硅填充物的方法 262

9.6模塑料底部填充 265

9.7圆片级底部填充 266

9.8总结 270

参考文献 271

第10章 用于半导体芯片封装的环氧模塑料发展趋势 276

10.1简介 276

10.2环氧模塑料介绍 277

10.2.1环氧树脂 278

10.2.2硬化剂 279

10.2.3有机填料 279

10.2.4促凝剂 280

10.2.5硅烷偶联剂 280

10.2.6阻燃剂 280

10.2.7其他添加剂 281

10.3环氧模塑料成型工艺 281

10.4成模特性 282

10.5抗湿气回流特性 283

10.5.1抗湿气回流特性简介 283

10.5.2机理 284

10.5.3改善抗湿气回流特性 285

10.6改善面阵列封装翘曲 289

10.7低k芯片模压方面的挑战 290

10.7.1控制应力 290

10.7.2有限元模拟研究 291

10.7.3 EMC评估 292

10.8未来趋势 294

参考文献 294

第11章 导电胶 295

11.1引言 295

11.2各向异性导电胶 295

11.2.1概述 295

11.2.2种类 296

11.2.3粘合剂基体 297

11.2.4导电填充物 297

11.3使用各向异性导电胶的倒装芯片应用 298

11.3.1采用凸点的ACA倒装芯片 299

11.3.2基于玻璃芯片基板的ACA凸点倒装芯片 301

11.3.3基于高频应用的ACA凸点倒装芯片 302

11.3.4基于无凸点倒装芯片的ACA 302

11.3.5基于CSP和BGA应用的ACA倒装芯片 304

11.3.6 SMT应用 305

11.3.7失效机理 305

11.4各向同性导电胶描述 306

11.4.1电学导通的浸透理论 306

11.4.2粘合剂基体 307

11.4.3导电填充物 308

11.5使用各向同性导电胶的倒装芯片应用 309

11.5.1工艺 310

11.5.2基于金属凸点的倒装芯片连接点 312

11.5.3基于无凸点芯片的ICA工艺 313

11.6 ICA在微电子封装中的应用 313

11.6.1表面组装应用 313

11.6.2 ICA连接点高频性能 314

11.6.3 ICA连接点疲劳寿命 315

11.7提高ICA电导率 316

11.7.1消除润滑剂层 316

11.7.2增强收缩 316

11.7.3瞬态液相填充物 316

11.8提高接触电阻稳定性 317

11.8.1电阻增大原因 317

11.8.2稳定接触电阻方法 318

11.9提高抗冲击性能 319

11.9.1环氧端基聚亚氨酯体系 319

参考文献 320

第12章 贴片胶与贴片膜 327

12.1贴片材料 327

12.1.1电子封装趋势 327

12.1.2贴片材料发展趋势 329

12.1.3贴片材料要求 330

12.1.4贴片膏 330

12.1.5 LOC封装胶带 331

12.1.6贴片膜 332

12.1.7未来的先进贴片膜 333

12.2贴片膜发展——用于提高封装抗裂性和先进封装可靠性 334

12.2.1介绍 334

12.2.2贴片膜主剂设计 336

12.2.3具有封装抗裂性的贴片膜 337

12.2.4先进封装贴片膜 342

参考文献 347

第13章 热界面材料 350

13.1热界面材料 351

13.2导热界面建模最新进展 353

13.2.1热导率（kTIM）预测模型 355

13.2.2预测热界面材料粘合层厚度（BLT）的流变学模型 356

13.2.3填充颗粒体积分数对热界面材料体热阻影响 357

13.2.4接触热阻预测模型 358

13.3聚合物热界面材料可靠性 360

13.4合金焊料热界面材料 362

13.5基于纳米技术的热界面材料 362

13.6热界面材料性能表征 363

13.7前景展望 364

参考文献 365

第14章 嵌入式无源元件 368

14.1嵌入式电感 368

14.1.1引言 368

14.1.2磁性电感器建模与设计考虑 372

14.1.3嵌入式封装体上和芯片上电感器——实验与分析 376

14.1.4嵌入式磁电感器未来的发展方向 382

14.2嵌入式电容器 384

14.2.1嵌入式电容器的电介质选择 384

14.2.2新概念与当前发展趋势 387

14.2.3小结 390

14.3嵌入式电阻 391

14.3.1前言 391

14.3.2技术障碍 391

14.3.3电阻基础 393

14.3.4材料与加工技术 394

14.3.5射频产品中LCP上的薄膜电阻 397

14.3.6小结 398

致谢 398

参考文献 399

第15章 纳米材料与纳米封装 404

15.1纳米封装——微电子封装中的纳米科技 404

15.1.1简介 404

15.1.2纳米颗粒 405

15.1.3其他纳米研究主题 406

15.2纳米焊料 407

15.3 CNT 411

15.3.1介绍 411

15.3.2 CNT用于电气互连 411

15.3.3 CNT用于散热 412

15.3.4微系统与CNT集成 413

15.3.5总结及未来需求 415

15.4纳米发电机——原理、制作及封装 415

15.4.1简介 415

15.4.2采用Zn0纳米线的纳米发电机 416

15.4.3 Zn0纳米阵列的定向生长 423

15.4.4纳米发动机组装与封装 428

15.4.5总结 432

参考文献 432

第16章 圆片级芯片尺寸封装 440

16.1简介 440

16.2圆片级芯片尺寸封装定义 440

16.3用于凸点与再分配技术的材料与工艺 443

16.3.1圆片凸点制作金属 444

16.4无源器件集成材料 477

参考文献 481

第17章 微机电系统与封装 484

17.1简介 484

17.2 MEMS封装 486

17.3用于封装的MEMS器件 493

17.4用于制造MEMS的封装 495

17.5机遇与主要挑战 497

17.6结论 502

致谢 502

参考文献 503

第18章LED和光学器件封装与材料 506

18.1背景 506

18.1.1绪论 506

18.1.2大功率LED封装材料挑战与解决方案 508

18.1.3热稳定和紫外稳定（长寿命）塑封材料 510

18.1.4应力与脱层 511

18.1.5可靠性与寿命 512

18.2封装功能 512

18.2.1塑封与保护 513

18.2.2出光效率 513

18.2.3光学 516

18.2.4电连接 517

18.2.5散热 517

18.3 LED与光电器件封装材料 518

18.3.1标准LED塑封材料 518

18.3.2大功率LED塑封材料 529

18.3.3光学透镜材料 534

18.3.4光学芯片键合材料 535

18.3.5大功率LED用PCB材料 536

18.4材料、LED性能与可靠性 540

致谢 542

参考文献 542

第19章 数字健康与生物医学封装 546

19.1简介 546

19.2保健发展趋势——医疗器件和电子封装的机遇与挑战 546

19.2.1保健趋势与主要驱动力 546

19.2.2保健趋势对电子封装机遇与挑战影响的意义 547

19.3植入式医疗器件的外部封装 548

19.3.1生物气密性 548

19.3.2电学兼容性 548

19.3.3机械要求 549

19.3.4电学通路 549

19.3.5内部封装 550

19.3.6软错误与单一事件不适 552

19.4医疗器件探头 552

19.4.1探头评述 552

19.4.2探头连接器 553

19.4.3导体 554

19.4.4绝缘 555

19.4.5电极 556

19.5植入式生物医学传感器 557

19.5.1植入式传感器综述 557

19.5.2用于诊断肠胃的传感器 558

19.5.3植入式压力传感器 559

19.5.4用于失眠症的植入式传感器 560

19.5.5用于脊椎矫正的植入式传感器 561

19.5.6植入式葡萄糖传感器 561

19.6芯片诊断传感器——机遇与挑战 562

19.6.1介绍 562

19.6.2微系统、生物MEMS和生物芯片 563

19.6.3传感器技术平台 563

19.6.4生物芯片封装问题与挑战 566

参考文献 567