第1章 技术推动力 1
1.1 引言 1
1.2 系统封装的挑战 1
1.3 封装效率 3
1.4 小型化 5
1.5 可靠性 6
1.6 未来的挑战 7
参考文献 8
2.2.1 厚膜技术 9
2.2 厚膜混合集成电路 9
2.1 引言 9
第2章 MCM—C材料、工艺及应用 9
2.2.2 光敏成形厚膜工艺 11
2.2.3 扩散成形 11
2.3 高温共烧氧化铝（HTCC） 12
2.3.1 引言 12
2.3.2 HTCC氧化铝封装用材料 12
2.3.3 HTCC陶瓷工艺 13
2.3.4 HTCC氧化铝MCM结论 16
2.4 低温共烧陶瓷（LTCC）基板 16
2.4.1 引言 16
2.4.2 玻璃陶瓷组分 17
2.4.3 玻璃陶瓷基板制造 19
2.4.4 玻璃陶瓷基板技术未来发展 21
2.5 氮化铝 21
2.5.1 引言 21
2.5.2 多层AIN封装材料 23
2.5.3 AIN材料和生瓷片技术 23
2.6 典型MCM制造商设计规范 26
2.6.1 京瓷公司 26
2.6.2 NTK公司 26
2.6.3 IBM公司 26
2.7.1 IBM公司 27
2.7 MCM—C应用实例 27
2.7.2 京瓷公司 28
2.7.3 Unysis公司 28
2.7.4 富士通公司 29
2.7.5 NEC公司 30
2.7.6 霍尼韦尔公司 30
2.7.7 休斯公司 31
2.7.8 洛克希德公司 32
2.7.9 Dassault公司 32
2.8 陶瓷MCM的未来方向 33
参考文献 33
3.2.1 薄膜介质 37
3.2 结构材料 37
第3章 MCM-D薄膜材料、工艺和应用 37
3.1 引言 37
3.2.2 载体基板 52
3.2.3 导带金属化 54
3.3 薄膜加工 55
3.3.1 介质应用和固化 55
3.3.2 通孔形成 57
3.3.3 金属沉积和形成技术 64
3.4 薄膜MCM工艺 67
3.4.1 美国电报电话公司 67
3.4.2 IBM公司 69
3.4.3 休斯公司的HDMI 70
3.4.4 MMS公司 71
3.4.5 n-Chip公司SCBTM 71
3.4.6 通用电气（GE）-HDI 72
3.4.7 NTK公司 73
3.4.8 京瓷公司 73
3.4.9 OKI公司 73
3.4.10 IMC公司 73
3.4.11 汤姆逊公司 74
3.4.12 富士通公司 74
3.4.13 东芝公司 74
3.5.1 铜/聚合物界面 75
3.5 可靠性 75
3.5.2 环境可靠性试验 76
3.6 应用范围 77
3.6.1 超级计算机 77
3.6.2 工作站、服务器、台式计算机和便携式计算机 81
3.6.3 军用与航天 85
3.6.4 电信 92
3.6.5 消费类 94
参考文献 95
4.1.1 MCM-L的定义 102
4.1 引言 102
第4章 MCM-L材料、工艺和应用 102
4.1.2 MCM-L的优点和缺点 103
4.2 MCM-L基本结构 106
4.2.1 采用常规PWB结构的MCM-L 107
4.2.2 少芯片封装结构 110
4.2.3 MCM-DL：添加薄膜 111
4.2.4 采用柔性材料的MCM-L结构 119
4.2.5 历史上重要的以层压板为基础的技术 122
4.2.6 以激光器为基础的技术选择方案的出现 124
4.3.2 东芝公司埋置凸点互连技术 129
4.3 其他MCM-L技术 129
4.3.1 日立公司传递层压电路技术 129
4.4 MCM-L基板材料 131
4.4.1 有机基体层压板 131
4.4.2 流延膜 133
4.4.3 金属和表面镀层 133
4.4.4 芯片装连面积和引出方法 133
4.5 下填充 134
4.5.1 芯片尺寸封装 134
参考文献 135
4.6 结论和情况 135
第5章 高密度、大面积工艺（LAP） 138
5.1 引言和定义 138
5.1.1 MCM工艺技术的整合 138
5.1.2 电路密度与工艺能力现状 139
5.2 LAP薄膜工艺的经济动因 140
5.3 发挥平板显示器基础结构 142
5.4 LAP结构材料：选择和限制 145
5.4.1 基板 145
5.4.2 介质 147
5.4.3 金属化 148
5.5.1 光刻胶和介质——沉积与固化 149
5.5 LAP机器操作 149
5.5.2 金属沉积和形成 152
5.5.3 光刻 153
5.5.4 激光烧蚀生成通孔 154
5.5.5 检验和电测试 155
5.6 高密度LAP工艺 155
5.6.1 按序工艺（叠层板上） 155
5.6.2 按序工艺（非叠层板上） 156
5.7 结论和未来发展趋势 159
参考文献 160
6.1.1 已封装芯片的表面安装技术 162
第6章 3D封装 162
6.1 引言 162
6.1.2 未封装芯片用的多芯片组件技术 164
6.2 分类 165
6.2.1 裸芯片组装与已封装芯片组装的比较 166
6.2.2 多芯片组件组装 167
6.2.3 叠装圆片组装 167
6.2.4 叠装不同性质的部件——微系统 168
6.3 制造技术 168
6.3.1 裸芯片组装 169
6.3.2 已封装芯片组装 174
6.3.3 多芯片组件组装 178
6.3.4 叠装圆片组装 186
6.3.5 叠装不同性质的部件——微系统 187
6.4 成本 188
6.5 结论 189
参考文献 189
第7章 MCM封装设计 192
7.1 引言 192
7.2 MCM封装物理设计因素 193
7.2.1 封装尺寸 193
7.2.2 封装I/O 199
7.2.3 膨胀匹配 200
7.2.4 柔性引线 201
7.2.5 振动和冲击因素 203
7.3 MCM封装电设计因素 205
7.3.1 封装引线特性 205
7.3.2 封装底座电性能 205
7.4 MCM封装热设计因素 206
7.4.1 温度极限因素 207
7.4.2 封装内部的温升 207
7.5.1 温度循环 209
7.5.2 气密性因素 209
7.5 MCM封装环境设计因素 209
7.5.3 压力循环 216
7.5.4 气密等效封装，耐湿和耐腐蚀，没有气密性的可靠性 216
7.6 MCM封装设计流程实例 218
7.6.1 预成型塑料MCM封装 218
7.6.2 后成型塑料MCM封装 218
7.6.3 包封板上芯片MCM封装 218
7.6.4 金属气密性MCM封装 219
7.6.5 陶瓷气密性MCM封装 220
7.7 MCM封装的成本考虑 222
参考文献 223
8.1 引言 226
第8章 组装 226
8.2 设施和操作 228
8.3 静电放电 231
8.4 芯片粘贴 232
8.4.1 环氧树脂 233
8.4.2 聚酰亚胺 236
8.4.3 热塑塑料 236
8.4.4 焊料 237
8.4.5 其他粘片材料 237
8.5 丝焊 238
8.5.1 热声丝焊 238
8.5.3 丝焊质量 241
8.5.2 超声丝焊 241
8.5.4 丝焊设备 242
8.5.5 焊丝 243
8.5.6 基板金属化和可靠性考虑 243
8.5.7 等离子清洗 246
8.5.8 返工 246
8.5.9 丝焊小结 246
8.6 载带自动焊技术（TAB） 247
8.6.1 凸点形成 248
8.6.2 内引线键合 251
8.6.4 外引线键合 255
8.6.3 测试 255
8.6.5 返工 256
8.6.6 载带自动焊（TAB）小结 256
8.7 倒扣焊 257
8.7.1 凸点形成 258
8.7.2 组装 261
8.7.3 可靠性 264
8.7.4 返工 266
8.7.5 倒扣焊小结 267
8.8 组装小结 267
参考文献 268
9.1 引言 272
9.1.1 不用定制的连接器方法 272
9.1.2 定制的连接器方法 272
9.2 要求 272
第9章 组件与电路板的连接 272
9.2.1 电要求 273
9.2.2 热性能 273
9.2.3 机械兼容性 273
9.2.4 I/O要求 274
9.2.5 MCM连接系统可靠性 274
9.3.2 阵列连接 275
9.3 连接方法 275
9.3.1 外围I/O连接 275
9.4 MCM粘接方法调研 276
9.4.1 引脚 276
9.4.2 MCM与PCB界面的焊接点 277
9.4.3 MCM与PCB连接面处的柔性弹簧 278
9.4.4 导电胶 284
9.4.5 柔性电路 284
9.5 发展趋势与未来需求 286
参考文献 286
10.2 本章的目的 289
10.1 引言 289
第10章 多芯片组件设计 289
10.3 设计结构的理由 290
10.4 多芯片组件计算机辅助设计过程 290
10.4.1 设计理念 292
10.4.2 开始设计阶段 293
10.4.3 库生成 294
10.4.4 设计捕获 295
10.4.5 网络表生成 296
10.4.6 布线前设计评价 296
10.4.7 物理设计 299
10.4.8 反向注释 303
10.4.9 制造数据 304
10.4.10 布线后分析 304
10.4.11 MCM测试方法 305
10.5 小结 307
致谢 307
建议读物 307
第11章 MCM电性能分析 308
11.1 引言 308
11.2 电互连的基本结构 308
11.2.1 传输线 308
11.2.2 I/O缓冲器 310
11.3 物理比例和结构在传输线上的作用 312
11.3.1 传输线特性 312
11.3.2 受控阻抗为何重要 313
11.4 材料特性和传输线 314
11.4.1 金属电阻率和渗透性 314
11.4.2 电阻和集肤效应 315
11.4.3 介电常数 316
11.5 预计延迟 316
11.5.1 点对点互连的时间常数预计 317
11.5.2 对总线互连的时间常数预计 319
11.6 延迟仿真和示例 320
11.7 对延迟的系统设计看法 323
11.7.1 延迟与互连长度 323
11.7.2 系统尺寸与延迟预算 324
11.8 结语 324
参考文献 325
第12章 高性能数字集成电路电子封装 327
12.1 引言 327
12.2 工作于高时钟频率数字IC的MCM 327
12.3 MCM和高速IC设计 334
12.4 不同种类MCM的综述 334
12.4.1 MCM-L 334
12.4.3 MCM-D 336
12.4.2 MCM-C 336
12.4.4 首芯片MCM 338
12.4.5 板上芯片 338
12.5 高时钟频率数字化系统的MCM特性需求 340
12.6 传输线对MCM设计和制造的影响 341
12.7 MCM上实现的低损耗互连 350
12.8 高时钟频率MCM中的多电源面和接地面 354
12.9 芯片与MCM的电连接 363
12.10 高时钟频率数字MCM的温度环境 367
12.11 高性能MCM的测试 372
12.11.1 MCM的安装测试 372
12．11．2 MCM的无源测试 375
12.11.3 有源电路MCM的外部测试 376
12.11.4 高性能MCM的内部自测试 378
12.12 高时钟频率MCM的返修和返工 378
12.13 MCM封装 380
12.14 一次通过的功能性额外要求：电磁模拟试验工具 381
12.14.1 电磁参数摘录 381
12.14.2 信号波阵面传播的仿真 387
12.14.3 在电源面与接地面的模拟噪声干扰 389
12.14.4 你的EM模拟工具完全有效吗 389
12.15 未来：混合信号的多芯片组件 391
参考文献 394
致谢 394
附录：S参数的简要讨论 397
第13章 热管理 398
13.1 引言 398
13.2 热性能品质因数 398
13.3 MCM冷却设计 399
13.3.1 气冷组件 400
13.3.2 液冷式组件 409
13.4 技术对比 418
13.5 未来的挑战 421
参考文献 422
14.1 引言 425
第14章 已知好芯片（KGD） 425
14.1.1 KGD的概念 426
14.1.2 KGD对成品率的影响 426
14.2 背景 427
14.2.1 传统集成电路制造流程 428
14.2.2 裸芯片供应商关心的问题 429
14.2.3 缺陷激活 430
14.2.4 可靠性预应力 430
14.2.5 电气预测试 433
14.3 KGD的最新进展 438
14.3.1 工业与政府的KGD倡议、进展和成就 439
14.3.2 未封装芯片的标准 441
14.3.3 芯片信息交换格式 442
14.3.4 KGD技术 444
14.3.5 测试和可靠性水平 461
14.4 遗留问题 464
14.4.1 KGD可获得性 464
14.4.2 KGD级量化和测试 464
14.4.3 成本 465
14.5 未来改进 469
14.5.1 圆片级KGD保证技术 469
14.5.3 互联网上的KGD信息 473
14.5.2 单个裸芯片测试 473
14.5.4 由PPM IC加工的KGD 474
14.5.5 KGD的全面来源 474
14.6 结语 475
致谢 475
参考文献 476
第15章 MCM测试和可测试性设计 482
15.1 MCM测试问题 482
15.2 MCM故障和缺陷 482
15.2.1 物理故障和缺陷 483
15.2.2 故障模型 484
15.3.1 缺陷覆盖率 485
15.3 测试尺度和经济性 485
15.3.2 成品率 486
15.3.3 缺陷等级和测试遗漏 487
15.3.4 与测试有关的成本问题 488
15.4 测试设计和测试矢量生成 489
15.4.1 测试矢量和自动测试状态的产生 490
15.4.2 设计模型和仿真 491
15.4.3 故障仿真 492
15.5 基板测试和检测 493
15.5.1 电测试方法 493
15.5.2 机械探针测试仪 496
15.5.3 非接触方法 499
15.5.4 光学自动检查 501
15.6 组装测试 504
15.6.1 MCM互连测试 504
15.6.2 在线测试方法 505
15.6.3 ASIC测试方法在MCM组装测试中的应用 507
15.7 可测试性设计 509
15.7.1 特别方法 510
15.7.2 MCM级的边界扫描 510
15.7.3 内部扫描设计 516
15.7.4 内建自测试 518
参考文献 524