先進倒裝芯片封裝技術
作 者: 唐和明(Ho-Ming Tong),賴逸少(Yi-Shao Lai),(美)汪正平(C.P.Wong) 主編;秦飛,別曉銳,安肜 譯 著
定 價: 198
出?版?社: 化學工業出版社
出版日期: 2017年02月01日
頁 數: 447
裝 幀: 平裝
ISBN: 9787122276834
●章市場趨勢:過去、現在和將來1
1.1倒裝芯片技術及其早期發展2
1.2晶圓凸點技術概述2
1.3蒸鍍3
1.3.1模板印刷3
1.3.2電鍍4
1.3.3焊壩4
1.3.4預定義結構外電鍍6
1.4晶圓凸點技術總結6
1.5倒裝芯片產業與配套基礎架構的發展7
1.6倒裝芯片市場趨勢9
1.7倒裝芯片的市場驅動力11
1.8從IDM到SAT的轉移13
1.9環保法規對下填料、焊料、結構設計等的衝擊16
1.10貼裝成本及其對倒裝芯片技術的影響16
參考文獻16
第2章技術趨勢:過去、現在和將來17
2.1倒裝芯片技術的演變18
2.2一級封裝技術的演變20
2.2.1熱管理需求20
2.2.2增大的芯片尺寸20
2.2.3對有害物質的限制21
2.2.4RoHS指令與遵從成本23
2.2.5Sn的選擇23
2.2.6焊料空洞24
2.2.7軟錯誤與阿爾法輻射25
2.3一級封裝面臨的挑戰26
2.3.1弱BEOL結構26
2.3.2C4凸點電遷移27
2.3.3Cu柱技術28
2.4IC技術路線圖28
2.53D倒裝芯片繫統級封裝與IC封裝繫統協同設計31
2.6PoP與堆疊封裝32
2.6.1嵌入式芯片封裝34
2.6.2折疊式堆疊封裝34
2.7新出現的倒裝芯片技術35
2.8總結37
參考文獻37
第3章凸點制作技術40
3.1引言41
3.2材料與工藝41
3.3凸點技術的最新進展57
3.3.1低成本焊錫凸點工藝57
3.3.2納米多孔互連59
3.3.3傾斜微凸點59
3.3.4細節距壓印凸點60
3.3.5液滴微夾鉗焊錫凸點60
3.3.6碳納米管(CNT)凸點62
參考文獻63
第4章倒裝芯片互連:過去、現在和將來66
4.1倒裝芯片互連技術的演變67
4.1.1高含鉛量焊錫接點68
4.1.2芯片上高含鉛量焊料與層壓基板上共晶焊料的接合68
4.1.3無鉛焊錫接點69
4.1.4銅柱接合70
4.2組裝技術的演變71
4.2.1晶圓減薄與晶圓切割71
4.2.2晶圓凸點制作72
4.2.3助焊劑及其清洗74
4.2.4回流焊與熱壓鍵合75
4.2.5底部填充與模塑76
4.2.6質量保證措施78
4.3C4NP技術79
4.3.1C4NP晶圓凸點制作工藝79
4.3.2模具制作與焊料轉移81
4.3.3改進晶圓凸點制作良率81
4.3.4C4NP的優點:對多種焊料合金的適應性83
4.4Cu柱凸點制作83
4.5基板凸點制作技術86
4.6倒裝芯片中的無鉛焊料90
4.6.1無鉛焊料的性能91
4.6.2固化、微結構與過冷現像93
4.7倒裝芯片中無鉛焊料的界面反應93
4.7.1凸點下金屬化層93
4.7.2基板金屬化層95
4.7.3無鉛焊錫接點的界面反應96
4.8倒裝芯片互連結構的可靠性98
4.8.1熱疲勞可靠性98
4.8.2跌落衝擊可靠性99
4.8.3芯片封裝相互作用:組裝中層間電介質開裂101
4.8.4電遷移可靠性104
4.8.5錫疫109
4.9倒裝芯片技術的發展趨勢109
4.9.1傳統微焊錫接點110
4.9.2金屬到金屬的固態擴散鍵合113
4.10結束語114
參考文獻115
第5章倒裝芯片下填料:材料、工藝與可靠性123
5.1引言124
5.2傳統下填料與工藝125
5.3下填料的材料表征127
5.3.1差示掃描量熱法測量固化特性127
5.3.2差示掃描量熱法測量玻璃轉化溫度129
5.3.3采用熱機械分析儀測量熱膨脹繫數130
5.3.4采用動態機械分析儀測量動態模量131
5.3.5采用熱重力分析儀測量熱穩定性133
5.3.6彎曲實驗133
5.3.7黏度測量133
5.3.8下填料與芯片鈍化層粘接強度測量134
5.3.9吸濕率測量134
5.4下填料對倒裝芯片封裝可靠性的影響134
5.4.1鈍化層的影響136
5.4.2黏附性退化與85/85時效時間137
5.4.3采用偶聯劑改善粘接的水解穩定性140
5.5底部填充工藝面臨的挑戰141
5.6非流動型下填料143
5.7模塑底部填充148
5.8晶圓級底部填充149
5.9總結153
參考文獻154
第6章導電膠在倒裝芯片中的應用159
6.1引言160
6.2各向異性導電膠/導電膜160
6.2.1概述160
6.2.2分類160
6.2.3膠基體161
6.2.4導電填充顆粒161
6.2.5ACA/ACF在倒裝芯片中的應用162
6.2.6ACA/ACF互連的失效機理167
6.2.7納米ACA/ACF最新進展168
6.3各向同性導電膠173
6.3.1引言173
6.3.2ICA在倒裝芯片中的應用178
6.3.3ICA在先進封裝中的應用184
6.3.4ICA互連點的高頻性能187
6.3.5ICA互連點的可靠性189
6.3.6納米ICA的最新進展191
6.4用於倒裝芯片的非導電膠194
6.4.1低熱膨脹繫數NCA194
6.4.2NCA在細節距柔性基板芯片封裝中的應用196
6.4.3快速固化NCA196
6.4.4柔性電路板中NCA與ACA對比197
參考文獻197
第7章基板技術205
7.1引言206
7.2基板結構分類207
7.2.1順序增層結構207
7.2.2Z向堆疊結構208
7.3順序增層基板208
7.3.1工藝流程208
7.3.2導線210
7.3.3微通孔217
7.3.4焊盤225
7.3.5芯片封裝相互作用231
7.3.6可靠性239
7.3.7歷史裡程碑245
7.4Z向堆疊基板248
7.4.1采用圖形轉移工藝的Z向堆疊基板248
7.4.2任意層導通孔基板249
7.4.件基板250
7.4.4PTFE材料基板253
7.5挑戰254
7.5.1無芯基板254
7.5.2溝槽基板255
7.5.3超低熱膨脹繫數基板257
7.5.4堆疊芯片基板258
7.5.5光波導基板260
7.6陶瓷基板261
7.7路線圖262
7.7.1日本電子與信息技術工業協會路線圖262
7.7.2國際半導體技術路線圖263
7.8總結264
參考文獻264
第8章IC封裝繫統集成設計266
8.1集成的芯片封裝繫統268
8.1.1引言268
8.1.2設計探索269
8.1.3模擬與分析決策273
8.1.4ICPS設計問題274
8.2去耦電容插入276
8.2.1引言276
8.2.2電學模型278
8.2.3阻抗矩陣及其增量計算280
8.2.4噪聲矩陣282
8.2.5基於模擬退火算法的去耦電容插入282
8.2.6基於靈敏度分析算法的去耦電容插入286
8.3TSV 3D堆疊296
8.3.13D IC堆疊技術296
8.3.2挑戰298
8.3.3解決方法302
8.4總結316
參考文獻316
第9章倒裝芯片封裝的熱管理323
9.1引言324
9.2理論基礎325
9.2.1傳熱理論325
9.2.2電熱類比模型327
9.3熱管理目標328
9.4芯片與封裝水平的熱管理330
9.4.1熱管理示例330
9.4.2芯片中的熱點331
9.4.3熱管理方法336
9.5繫統級熱管理338
9.5.1熱管理示例338
9.5.2熱管理方法340
9.5.3新型散熱技術348
9.6熱測量與仿真357
9.6.1封裝溫度測量358
9.6.2溫度測量設備與方法358
9.6.3溫度測量標準359
9.6.4簡化熱模型359
9.6./計算流體力學仿真360
參考文獻362
0章倒裝芯片封裝的熱機械可靠性367
10.1引言368
10.2倒裝芯片組件的熱變形369
10.2.1連續層合板模型370
10.2.2自由熱變形371
10.2.3基於雙層材料平板模型的芯片應力評估372
10.2.4芯片封裝相互作用最小化374
10.2.5總結377
10.3倒裝芯片組裝中焊錫凸點的可靠性377
10.3.1焊錫凸點的熱應變測量377
10.3.2焊錫材料的本構方程378
10.3.3焊錫接點的可靠性仿真384
10.3.4下填料粘接強度對焊錫凸點可靠性的影響387
10.3.5總結389
參考文獻389
1章倒裝芯片焊錫接點的界面反應與電遷移391
11.1 引言392
11.2無鉛焊料與基板的界面反應393
11.2.1回流過程中的溶解與界面反應動力學393
11.2.2無鉛焊料與Cu基焊盤的界面反應397
11.2.3無鉛焊料與鎳基焊盤的界面反應398
11.2.4貫穿焊錫接點的Cu和Ni交叉相互作用403
11.2.5與其素的合金化效應405
11.2.6小焊料體積的影響409
11.3倒裝芯片焊錫接點的電遷移412
11.3.1電遷移基礎413
11.3.2電流對焊料的作用及其引發的失效機理415
11.3.3電流對凸點下金屬化層(UBM)的作用及其引發的失效機理421
11.3.4倒裝芯片焊錫接點的平均無故障時間426
11.3.5減緩電遷移的策略429
11.4新問題431
參考文獻431
附錄439
附錄A量度單位換算表440
附錄B縮略語表443
內容簡介
本書由倒裝芯片封裝技術領域重量專家撰寫而成,繫統總結了過去十幾年倒裝芯片封裝技術的發展脈絡和很新成果,並對未來的發展趨勢做出了展望。內容涵蓋倒裝芯片的市場與技術趨勢、凸點技術、互連技術、下填料工藝與可靠性、導電膠應用、基板技術、芯片封裝一體化電路設計、倒裝芯片封裝的熱管理和熱機械可靠性問題、倒裝芯片焊錫接點的界面反應和電遷移問題等。本書適合從事倒裝芯片封裝技術以及其他優選電子封裝技術研究的工程師、科研人員和技術管理人員閱讀,也可以作為電子封裝相關專業高年級本科生、研究生和培訓人員的教材和參考書。
唐和明(Ho-Ming Tong),賴逸少(Yi-Shao Lai),(美)汪正平(C.P.Wong) 主編;秦飛,別曉銳,安肜 譯 著
汪正平(CP Wong)教授,美國工程院院士、中國工程院外籍院士,被譽為“現代半導體封裝之父”。現任中科院深圳優選技術研究院電子封裝材料方向首席科學家、香港中文大學工學院院長、美國佐治亞理工學院封裝中心副主任、校董事教授,是佐治亞理工學院的兩個chair professor之一。靠前電子電氣工程師協會會士(IEEE Fellow)、美國貝爾實驗室不錯會士(Fellow)。他擁有50多項美國,發表了1000多篇文章,獨自或和他人一起出版了10多本專著。他曾多次獲靠前電子電氣工程師協會、制造工程學會、貝爾實驗室、美國佐治亞理工學院等頒發的特殊貢獻獎。汪正平院士長期從事電子封裝研究,因幾十年來在該領......
譯序 當前,全球已經步入信息化時代,電子信息技術極大地改變了人類的生活和工作方式,並成為體現一個國家綜合國力的重要標志之一。半導體集成電路技術作為電子信息技術的基石,也由此成為頗具創新力和融合力的發展領域。目前,在全球範圍內已經形成了集成電路設計、制造和封裝測試三大產業鏈,成為半導體集成電路產業不可或缺的三大產業支柱。 隨著電子信息技術的飛速發展,對電子產品的小型化、多功能、高可靠性和低成本等提出了越來越高的要求。為了滿足這些要求,電子封裝技術也正經歷著日新月異的發展,湧現出諸多先進的封裝技術。其中,倒裝芯片封裝作為主流的先進封裝技術之一,具有低成本、高性能和高可靠性的優點,已經廣泛應用於計算機、通訊、消費類等電子產品中。而隨著電子產品集成度的不斷提高,以及消費者對產品性能、尺寸、成本的需求,未來倒裝芯片封裝技術仍將持續快速發展。 為了適應我國電子封裝產業的發展,滿足廣大電子封裝工程技術......
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