第1章 纳米封装——纳米技术和电子封装 1
1.1 简介 1
1.2 计算机建模 2
1.3 纳米颗粒 2
1.3.1 纳米颗粒：制造 2
1.3.2 纳米颗粒：高介电常数材料 2
1.3.3 纳米颗粒：导电胶 3
1.3.4 纳米颗粒：互连 3
1.3.5 纳米颗粒：底部填充胶中的二氧化硅填料 4
1.3.6 纳米颗粒：焊料 4
1.4 碳纳米管 4
1.4.1 碳纳米管：焊料 4
1.4.2 碳纳米管：热性能 4
1.4.3 碳纳米管：电性能 5
1.4.4 碳纳米管：制造 5
1.5 纳米结构 5
1.6 纳米互连 5
1.7 结论 6
参考文献 6
第2章 模拟技术和应用 13
2.1 简介 13
2.2 模拟技术 14
2.2.1 连续模拟 14
2.2.2 原子级与多尺度模拟技术 15
2.2.3 不确定性及优化模拟 15
2.2.4 建模工具将面临的挑战 17
2.3 建模在制造工艺方面的应用 18
2.3.1 聚焦离子束工艺模拟 18
2.3.2 纳米压印光刻工艺模拟 20
2.3.3 电铸工艺模拟 21
2.4 模拟技术在装配工艺方面的应用 23
2.4.1 锡膏印制 23
2.4.2 焊料回流过程的分子动力学计算 25
2.4.3 微波加热在微电子和纳米封装领域的应用 25
2.5 模拟技术在可靠性预测方面的应用 26
2.5.1 底部填充剂对焊点可靠性的影响 26
2.5.2 各向异性导电薄膜的模拟 27
2.5.3 纳米封装中与电迁移和热迁移相关的损害 29
2.5.4 用于热管理的碳纳米管 30
2.6 结论 31
致谢 31
参考文献 31
第3章 分子动力学模拟在电子封装领域的应用 35
3.1 简介 35
3.2 分子动力学模拟技术 35
3.3 电子封装中热循环测试的分子动力学模拟技术 37
3.4 电子封装中湿气扩散的分子动力学研究 40
3.5 采用分子动力学模拟技术预测环氧树脂复合材料的特性 43
3.6 分子动力学模拟技术研究碳纳米管的热性能 46
3.7 总结 50
参考文献 50
第4章 脱层建模的进展 54
4.1 简介 54
4.2 微／纳电子器件中与脱层相关的失效 55
4.3 基于连续性的界面脱层建模 55
4.3.1 界面断裂力学 56
4.3.2 内聚区单元 57
4.3.3 面积释放能量标准 59
4.3.4 J积分的应用：暴露衬垫封装中的脱层引起的问题 60
4.3.5 粘着区域应用：翘曲导致的柔性电子脱层 63
4.3.6 面积释放能量的应用：Cu／低k值后端结构模型的可靠性模拟 66
4.4 纳米尺度建模技巧 67
4.4.1 分子动力学基础 68
4.4.2 纳米界面粘附力 70
4.4.3 应用一：预测硅和无定形纳米材料的性能 71
4.4.4 应用二：采用MD方法来模拟二氧化硅基底上的有机低聚物 73
4.4.5 应用三：聚合物-金属的界面强度 74
4.5 展望：连续方法和纳米尺度方法的融合 75
4.6 结论 77
致谢 77
参考文献 78
第5章 纳米颗粒特性 81
5.1 简介 81
5.2 结构 81
5.3 电气特性 82
5.4 催化剂 83
5.5 熔点降低 84
5.6 烧结 85
5.7 机械性能 86
5.8 库仑阻塞效应 87
5.9 扩散效应 89
5.10 光学性质 89
参考文献 90
第6章 纳米颗粒制备 95
6.1 简介 95
6.2 金属纳米颗粒的制备方法 95
6.2.1 化学处理 96
6.2.2 物理处理 97
6.3 环保型制备新途径 98
6.3.1 液-固声化学反应 99
6.4 避免颗粒团聚的技术 102
6.4.1 金属纳米颗粒膏状物的表面活性剂 103
6.5 总结 103
致谢 104
参考文献 104
第7章 纳米颗粒高k值介电复合材料：机遇与挑战 106
7.1 简介 106
7.2 介电机制 107
7.2.1 电容、介电常数和极化作用 107
7.2.2 介电损耗 107
7.3 高k值介电材料的选择 109
7.3.1 铁电陶瓷材料 109
7.3.2 铁电陶瓷-聚合物复合材料 109
7.3.3 导电填料-聚合物复合材料 109
7.4 采用纳米颗粒的介电材料 110
7.4.1 基于陶瓷纳米颗粒的介电复合材料 110
7.4.2 基于导体或半导体纳米颗粒的介电复合材料 111
7.5 总结 118
参考文献 118
第8章 纳米结构电阻材料 120
8.1 引言 120
8.2 纳米结构电阻材料概述 120
8.3 纳米结构电阻Crx（SiO）1-x和（Crx Si1-x）1-yNy的物理性质 124
8.3.1 微观结构和成分 124
8.3.2 电阻与温度的关系 132
8.3.3 I-V特性 134
参考文献 139
第9章 纳米颗粒磁心电感器：设计、制造和封装 141
9.1 引言 141
9.2 电感器设计 142
9.2.1 螺旋电感器 142
9.2.2 环形电感器 143
9.2.3 螺线管电感器 144
9.2.4 微缝电感器 144
9.2.5 表面平坦化技术 147
9.2.6 磁路闭合型电感器 148
9.2.7 复合平面电感器 148
9.2.8 悬空空心电感器 150
9.3 制备方法 151
9.4 纳米颗粒磁心材料 152
9.4.1 铁基纳米结构磁心 154
9.4.2 钴基纳米结构磁心 154
9.4.3 铁-钴基纳米结构磁心 156
9.4.4 坡莫合金／Fe-Co合金薄膜夹层结构 157
9.4.5 新型材料 158
9.5 封装问题 158
9.6 总结 158
参考文献 159
第10章 纳米导电胶 164
10.1 简介 164
10.2 各向同性纳米导电胶（纳米ICA）的研究进展 166
10.2.1 采用纳米银线的ICA 166
10.2.2 纳米银颗粒对ICA电导率的影响 167
10.2.3 纳米银颗粒凝聚填充的ICA 167
10.2.4 以纳米镍颗粒为填料的ICA 168
10.2.5 用于填充有机基板的纳米导电胶 169
10.2.6 以碳纳米管为填料的纳米ICA 169
10.2.7 可喷墨印制的纳米ICA和喷墨技术 170
10.3 纳米ACA/ACF的当前进展 171
10.3.1 纳米银填料ACA/ACF低温烧结 171
10.3.2 纳米ACA/ACF中自组装分子线的运用 173
10.3.3 对纳米银填料ACA中的银迁移控制 173
10.3.4 串状镍纳米颗粒组成的ACF 176
10.3.5 纳米金属线ACF在极细微倒装芯片焊接中的作用 176
10.3.6 ACA/ACF中的原位自生纳米填料 176
参考文献 177
第11章 微孔填充中的纳米颗粒 180
11.1 简介 180
11.2 用于微孔填充的导电胶／油墨 183
11.3 纳米颗粒导电胶在微孔填充中的应用 184
11.3.1 材料种类 184
11.3.2 纳米颗粒烧结 188
11.3.3 微孔的导电性要求 189
11.3.4 导电胶的粘结性 191
11.3.5 导电胶连接的稳定性 192
11.4 微孔填充研究 193
11.5 个案研究：Z向互连中的微孔填充试验 194
11.5.1 芯片制备 194
11.5.2 复合材料分层 195
11.5.3 在最终封装结构中，导电胶填充微孔的可靠性 198
11.6 总结 198
参考文献 199
第12章 导电微结构材料与技术 204
12.1 用于微电子的导电纳米颗粒 204
12.2 印制技术中使用的纳米材料 206
12.3 喷墨印制原理和设备 209
12.4 提高印制微结构导电性的物理过程 214
12.5 由纳米颗粒组成的导电微结构和连接 218
参考文献 223
第13章 Sn-Ag系无铅焊料中的纳米颗粒研究 226
13.1 简介 226
13.2 纳米颗粒对焊料中金属间化合物的厚度和晶粒大小的影响 227
13.3 纳米颗粒能溶解在金属间化合物中吗？ 236
13.4 纳米颗粒对焊球硬度的影响 238
13.5 高冲击拉伸试验中金属间化合物的断裂 240
13.6 纳米颗粒对跌落试验性能的影响 242
13.7 总结 244
参考文献 245
第14章 用于细间距电子元器件的纳米底胶 246
14.1 简介 246
14.2 纳米底胶材料的应用前景 246
14.3 纳米颗粒制备 247
14.3.1 蒸气冷凝 247
14.3.2 化学合成 248
14.3.3 固态工艺 248
14.3.4 超临界流体 248
14.4 底胶的表面改性 248
14.5 性能设计的计算技术 249
14.5.1 立方单元格的建立 250
14.5.2 立方体单元格的各向同性 251
14.5.3 填料分布的随机性 252
14.6 立方体单元格的有限元模型 253
14.7 热膨胀系数预测 254
14.8 弹性模量预测 255
14.9 体积模量预测 256
14.10 泊松比预测 257
14.11 纳米底胶的粘弹性模型 257
14.12 材料粘弹性模型的输入常数 258
14.13 材料性能测量 263
14.14 轴向测试 263
14.14.1 应力-应变数据 263
14.14.2 蠕变数据 267
14.14.3 初步松弛数据 268
14.15 应力松弛行为的相关性 269
14.16 热膨胀系数测量 270
14.17 热冲击可靠性测试 271
14.17.1 测试结果和失效机理（共晶焊料） 272
14.17.2 测试结果和失效机理（无铅焊料） 273
14.18 总结 275
参考文献 275
第15章 碳纳米管的合成与表征 277
15.1 简介 277
15.2 多壁碳纳米管合成 277
15.3 单壁碳纳米管合成 278
15.4 电弧放电法 278
15.4.1 电弧放电生成碳纳米管的重要参数 278
15.4.2 电弧放电生成碳纳米管机理 279
15.5 激光蒸发法 282
15.6 脉冲电晕放电法 284
15.7 其他方法 284
15.8 化学气相沉积法 285
15.8.1 影响CNT生长的参数 285
15.8.2 基本概念 287
15.8.3 化学气相沉积法分类 287
15.9 气液固-化学气相沉积法 290
参考文献 290
第16章 纳米电子器件中碳纳米管的性能 293
16.1 简介 293
16.2 碳纳米管分类 294
16.2.1 按碳纳米管的层性质分类 294
16.2.2 基于手性的分类 296
16.2.3 基于电学性质的分类 298
16.3 碳纳米管性能 299
16.3.1 电学性能 299
16.3.2 机械性能 300
16.3.3 热学性能 301
16.3.4 化学性能 301
16.4 应用 301
16.4.1 灵敏元件 301
16.5 单结点碳纳米管 303
16.5.1 肖特基二极管（碳纳米管金属结点） 303
16.5.2 基于碳纳米管的p-n结二极管 305
16.5.3 碳纳米管金属半导体结点 307
16.6 场效应晶体管 308
16.6.1 按掺杂类型分类 308
16.6.2 按接触类型分类 308
16.7 基于碳纳米管的单电子晶体管 309
16.8 集成器件制造 311
16.8.1 非易失性随机存取存储器 311
16.9 碳纳米管技术的限制 312
16.10 纳米封装 313
参考文献 314
第17章 用于微系统热管理的碳纳米管 317
17.1 简介 317
17.2 物理背景 318
17.2.1 热传导 318
17.2.2 对流 319
17.3 纳米热界面材料 321
17.4 基于碳纳米管的微通道冷却器 323
17.5 高热导率碳纳米管凸点 327
17.6 结论 328
致谢 328
参考文献 329
第18章 使用多壁碳纳米管封装的收发器电磁屏蔽 331
18.1 简介 331
18.2 多壁碳纳米管复合材料的制备 332
18.2.1 多壁碳纳米管的材料性能 332
18.2.2 多壁碳纳米管-液晶聚合物复合材料的性能 334
18.3 多壁碳纳米管复合材料的电磁屏蔽性能 336
18.3.1 多壁碳纳米管复合材料在远场源中的电磁屏蔽性能 336
18.3.2 多壁碳纳米管复合材料在近场中的电磁屏蔽性能 337
18.4 封装后的收发器电磁屏蔽性能 338
18.4.1 光收发器模块 338
18.4.2 收发器模块近场电磁干扰测量 339
18.4.3 收发器模块在近场源下的电磁敏感性测量 341
18.5 结论和讨论 345
参考文献 345
第19章 单壁碳纳米管增强焊料63Sn-37Pb和Sn-3.8Ag-0.7Cu的性能 348
19.1 简介 348
19.2 实验部分 349
19.2.1 材料 349
19.2.2 复合焊料制备 349
19.2.3 扫描电子显微镜 349
19.2.4 热机械分析 350
19.2.5 差示扫描量热法 350
19.2.6 电学特性 350
19.2.7 润湿性 350
19.2.8 显微硬度测试 351
19.2.9 拉伸试验 351
19.2.10 焊点抗拉强度 351
19.2.11 蠕变断裂分析 352
19.3 结果与讨论 352
19.3.1 微观结构测试 352
19.3.2 热膨胀系数 354
19.3.3 DSC分析 355
19.3.4 电导率 357
19.3.5 接触角 357
19.3.6 润湿性 358
19.3.7 显微硬度 359
19.3.8 拉伸性质 360
19.3.9 强化机理 363
19.3.10 断裂研究 365
19.3.11 铜基板的焊点强度 368
19.3.12 蠕变-断裂分析 368
19.4 结论 368
参考文献 369
第20章 电子封装中的纳米线 371
20.1 简介 371
20.2 纳米线和封装研究 372
20.3 纳米线：制造 373
20.4 金属纳米线：材料 376
20.5 分段金属纳米线 376
20.6 金属纳米线：结构和形态 377
20.7 金属纳米线：力学特性 378
20.8 金属纳米线与温度 378
20.9 电学性质 379
20.10 纳米线操控技术 380
20.11 纳米线：键合与连接 381
20.12 纳米线与电磁场相互作用 382
20.13 未来前景 383
20.14 结论 384
参考文献 384
第21章 微电子封装中应力工程柔性互连的设计和发展 394
21.1 简介 394
21.2 有关柔性互连的文献综述 396
21.3 应力工程柔性互连 398
21.3.1 应力工程柔性互连的制造过程 398
21.3.2 J-弹簧柔性互连 400
21.4 柔性分析 401
21.5 柔性互连的装配工艺 403
21.5.1 滑动接触封装 405
21.5.2 非焊接的底部填充封装 406
21.6 底部填充封装的加速热循环测试 407
21.7 自由接触封装的热循环 409
21.8 传感用纳米悬臂的制备 410
21.8.1 制造结论 412
21.9 总结 414
参考文献 414
相关参考资料 416
第22章 纳米尺度硅逻辑器件中倒装芯片封装：挑战和机遇 419
22.1 简介 419
22.2 空间变换 422
22.2.1 管芯封装互连 423
22.2.2 封装内部互连 425
22.2.3 封装-母板互连 426
22.3 电学性能 427
22.3.1 功率传输 427
22.3.2 信号带宽 430
22.4 热管理 432
22.5 结构完整性 435
22.6 形状因子管理 438
22.7 总结 440
参考文献 440
第23章 纳米电子学前景：应用、技术和经济 442
23.1 简介 442
23.2 应用 442
23.2.1 医疗 442
23.2.2 移动／交通 445
23.2.3 安全 446
23.2.4 通信 447
23.2.5 教育／娱乐 447
23.2.6 能源／环境 448
23.3 技术 449
23.3.1 遵循摩尔定律 449
23.3.2 后CMOS技术 450
23.3.3 超越摩尔定律 451
23.3.4 异质集成 451
23.3.5 设备和材料 453
23.3.6 设计 454
23.4 经济 456
23.5 总结 459
参考文献 461