內容簡介
先進封裝材料作者簡介
作者:(美)呂道強、汪正平譯者:陳明祥、尚金堂
目錄
譯者序
前言
第1章 三維集成技術綜述1
1.1 簡介1
1.1.1 三維集成技術分類1
1.1.2 三維集成驅動力3
1.2 技術描述8
1.2.1 三維片上集成8
1.2.2 含矽穿孔的三維IC堆疊結構10
1.2.3 三維封裝31
1.3 三維集成技術35要問題35
1.3.1 三維IC堆疊問題35
1.3.2 三維封裝問題37
1.4 結論38
參考文獻39
第2章 先進鍵合/連線技術43
2.1 粘膠鍵合技術43
2.1.1 電子工業用膠43
2.1.2 粘合劑在電子產品中的套用45
2.1.3 新型粘合劑45
2.2 直接鍵合方法47
2.2.1 陽極鍵合47
2.2.2 擴散鍵合48
2.2.3 表面活化鍵合49
2.2.4 新型Ag?Cu直接鍵合50
2.3 無鉛焊接與鍵合工藝51
2.3.1 基本釺焊工藝51
2.3.2 去除錫氧化物的無助焊劑工藝52
2.3.3 無氧化無助焊劑釺焊技術53
2.3.4 無助焊劑倒裝晶片互連技術57
參考文獻59
第3章 先進的晶片與基板連線技術63
3.1 引言63
3.1.1 ITRS中的倒裝晶片連線64
3.1.2 I/O電學模擬65
3.1.3 力學模擬68
3.2 採用焊料的柔性I/O結構70
3.2.1 外圍與倒裝晶片面陣列結構70
3.2.2 使用面陣列焊料I/O的再分布70
3.2.3 圓片級柔性I/O71
3.3 改善力學性能的焊料帽層結構73
3.4 無焊料晶片?基板互連74
3.4.1 銅互連75
3.4.2 電鍍銅柱陣列79
3.4.3 柔性金凸點互連80
3.4.4 化學鍍NIB互連81
3.5 晶片與基板連線的未來需求和解決方案82
3.5.1 晶片外超高頻高頻寬運行82
3.5.2 滿足熱管理的微流體互連84
參考文獻86
第4章 先進引線鍵合工藝——材料、方法與測試89
4.1 簡介89
4.2 互連要求93
4.3 鍵合原理95
4.3.1 引線鍵合類型95
4.3.2 熱壓鍵合96
4.3.3 超聲鍵合99
4.3.4 熱超聲鍵合99
4.3.5 其他技術101
4.3.6 設備最佳化101
4.4 鍵合材料102
4.4.1 鍵合引線102
4.4.2 焊盤105
4.4.3 鍍金108
4.4.4 焊盤清洗109
4.5 測試111
4.6 質量保證117
4.7 可靠性118
4.7.1 金屬間化合物119
4.7.2 凹坑121
4.8 設計（線寬，弧線高度）122
4.9 新概念124
4.9.1 微間距124
4.9.2 軟襯底126
4.9.3 高頻鍵合128
4.9.4 螺栓凸點技術132
4.9.5 極高溫環境132
4.10 總結136
致謝137
參考文獻137
第5章 無鉛焊接143
5.1 全球無鉛焊接行動143
5.2 主要無鉛焊料合金144
5.2.1 SnCu（+摻加劑（如Ni、Co、Ce））144
5.2.2 SnAg（+Cu、+Sb、+摻加劑（如Mn、Ti、Al、Ni、Zn、Co、Pt、P、Ce））145
5.2.3 SnAg（+Bi、+Cu、+In、+摻加劑）145
5.2.4 SnZn（+Bi）146
5.2.5 BiSn（+Ag）146
5.3 無鉛焊膏147
5.4 無鉛焊料表面處理150
5.4.1 無鉛焊料表面處理類型150
5.4.2 表面處理性能151
5.5 無鉛焊接器件154
5.5.1 溫度耐受力154
5.5.2 濕度敏感等級154
5.6 用於無鉛焊接的襯底材料155
5.6.1 熱分解155
5.6.2 尺寸穩定性156
5.7 無鉛回流焊組裝156
5.7.1 設備157
5.7.2 回流曲線157
5.7.3 特殊曲線158
5.8 無鉛波峰焊組裝160
5.8.1 無鉛波峰焊工藝160
5.8.2 PCB設計160
5.8.3 設備侵蝕161
5.8.4 厚PCB通孔填充161
5.9 無鉛焊點檢查162
5.10 無鉛焊點返修163
5.10.1 手機返修163
5.10.2 BGA返修163
5.11 無鉛焊點可靠性164
5.11.1 微結構164
5.11.2 焊點金屬間化合物164
5.11.3 溫度循環167
5.11.4 焊點脆性168
5.12 總結171
參考文獻171
第6章 矽片減薄工藝176
6.1 薄矽器件176
6.1.1 薄矽片優點176
6.1.2 製作薄矽片的基本考慮177
6.2 降低圓片厚度178
6.2.1 材料去除178
6.2.2 研磨過程179
6.2.3 薄圓片夾持182
6.3 薄圓片機械性能184
6.3.1 斷裂強度與彈性184
6.3.2 表征研磨過程中產生的應力與損傷186
6.3.3 圓片減薄限制187
6.4 矽片切割188
6.4.1 機械劃片188
6.4.2 雷射劃片189
6.4.3 減薄分割矽片191
6.4.4 通過損傷來分割矽片191
6.5 薄矽晶片封裝192
參考文獻193
第7章 先進基板材料與工藝展望195
7.1 簡介195
7.1.1 歷史簡述：從PCB到基板196
7.2 陶瓷基板198
7.3 有機基板198
7.3.1 兩層PBGA基板199
7.3.2 四層PBGA基板202
7.3.3 六層PBGA基板203
7.3.4 高密度互連基板204
7.4 載帶球柵陣列206
7.5 PBGA基板發展趨勢207
7.5.1 低成本電介質207
7.5.2 低成本焊料掩膜208
7.5.3 薄基板、薄電介質208
7.5.4 低膨脹電介質209
7.5.5 表面處理209
7.6 FCBGA基板212
7.7 無芯基板215
7.8 特種基板216
7.8.1 射頻模組基板216
7.8.2 具有低介電常數的高性能基板217
7.8.3 含嵌入式器件的基板218
參考文獻219
第8章 先進印製電路板材料221
8.1 介電材料221
8.1.1 樹脂體系223
8.1.2 增強材料226
8.1.3 填充料232
8.2 導電材料233
8.2.1 銅箔233
8.2.2 表面塗層236
8.3 印製電路板材料電氣方面的考量238
8.3.1 介電常數239
8.3.2 介電損耗242
8.3.3 濕度對電氣性能的影響243
8.3.4 傳導損耗244
8.4 印製電路板材料可靠性245
8.4.1 導孔可靠性246
8.4.2 導電陽極絲247
8.4.3 球墊坑裂248
8.4.4 焊點可靠性248
參考文獻249
第9章 倒裝晶片底部填充膠材料、工藝與可靠性250
9.1 簡介250
9.2 常見的底部填充材料與工藝252
9.3 倒裝晶片底部填充封裝的可靠性254
9.4 底部填充膠面臨的新挑戰257
9.5 不流動底部填充259
9.5.1 向不流動底部填充膠中添加二氧化矽填充物的方法262
9.6 模塑膠底部填充265
9.7 圓片級底部填充266
9.8 總結270
參考文獻271
第10章 用於半導體晶片封裝的環氧模塑膠發展趨勢276
10.1 簡介276
10.2 環氧模塑膠介紹277
10.2.1 環氧樹脂278
10.2.2 硬化劑279
10.2.3 有機填料279
10.2.4 促凝劑280
10.2.5 矽烷偶聯劑280
10.2.6 阻燃劑280
10.2.7 其他添加劑281
10.3 環氧模塑膠成型工藝281
10.4 成模特性282
10.5 抗濕氣回流特性283
10.5.1 抗濕氣回流特性簡介283
10.5.2 機理284
10.5.3 改善抗濕氣回流特性285
10.6 改善面陣列封裝翹曲289
10.7 低k晶片模壓方面的挑戰290
10.7.1 控制應力290
10.7.2 有限元模擬研究291
10.7.3 EMC評估292
10.8 未來趨勢294
參考文獻294
第11章 導電膠295
11.1 引言295
11.2 各向異性導電膠295
11.2.1 概述295
11.2.2 種類296
11.2.3 粘合劑基體297
11.2.4 導電填充物297
11.3 使用各向異性導電膠的倒裝晶片套用298
11.3.1 採用凸點的ACA倒裝晶片299
11.3.2 基於玻璃晶片基板的ACA凸點倒裝晶片301
11.3.3 基於高頻套用的ACA凸點倒裝晶片302
11.3.4 基於無凸點倒裝晶片的ACA302
11.3.5 基於CSP和BGA套用的ACA倒裝晶片304
11.3.6 SMT套用305
11.3.7 失效機理305
11.4 各向同性導電膠描述306
11.4.1 電學導通的浸透理論306
11.4.2 粘合劑基體307
11.4.3 導電填充物308
11.5 使用各向同性導電膠的倒裝晶片套用309
11.5.1 工藝310
11.5.2 基於金屬凸點的倒裝晶片連線點312
11.5.3 基於無凸點晶片的ICA工藝313
11.6 ICA在微電子封裝中的套用313
11.6.1 表面組裝套用313
11.6.2 ICA連線點高頻性能314
11.6.3 ICA連線點疲勞壽命315
11.7 提高ICA電導率316
11.7.1 消除潤滑劑層316
11.7.2 增強收縮316
11.7.3 瞬態液相填充物316
11.8 提高接觸電阻穩定性317
11.8.1 電阻增大原因317
11.8.2 穩定接觸電阻方法318
11.9 提高抗衝擊性能319
11.9.1 環氧端基聚亞氨酯體系319
參考文獻320
第12章 貼片膠與貼片膜327
12.1 貼片材料327
12.1.1 電子封裝趨勢327
12.1.2 貼片材料發展趨勢329
12.1.3 貼片材料要求330
12.1.4 貼片膏330
12.1.5 LOC封裝膠帶331
12.1.6 貼片膜332
12.1.7 未來的先進貼片膜333
12.2 貼片膜發展——用於提高封裝抗裂性和先進封裝可靠性334
12.2.1 介紹334
12.2.2 貼片膜主劑設計336
12.2.3 具有封裝抗裂性的貼片膜337
12.2.4 先進封裝貼片膜342
參考文獻347
第13章 熱界面材料350
13.1 熱界面材料351
13.2 導熱界面建模最新進展353
13.2.1 熱導率(kTIM)預測模型355
13.2.2 預測熱界面材料粘合層厚度(BLT)的流變學模型356
13.2.3 填充顆粒體積分數對熱界面材料體熱阻影響357
13.2.4 接觸熱阻預測模型358
13.3 聚合物熱界面材料可靠性360
13.4 合金焊料熱界面材料362
13.5 基於納米技術的熱界面材料362
13.6 熱界面材料性能表征363
13.7 前景展望364
參考文獻365
第14章 嵌入式無源元件368
14.1 嵌入式電感368
14.1.1 引言368
14.1.2 磁性電感器建模與設計考慮372
14.1.3 嵌入式封裝體上和晶片上電感器——實驗與分析376
14.1.4 嵌入式磁電感器未來的發展方向382
14.2 嵌入式電容器384
14.2.1 嵌入式電容器的電介質選擇384
14.2.2 新概念與當前發展趨勢387
14.2.3 小結390
14.3 嵌入式電阻391
14.3.1 前言39
14.3.2 技術障礙391
14.3.3 電阻基礎393
14.3.4 材料與加工技術394
14.3.5 射頻產品中LCP上的薄膜電阻397
14.3.6 小結398
致謝398
參考文獻399
第15章 納米材料與納米封裝404
15.1 納米封裝——微電子封裝中的納米科技404
15.1.1 簡介404
15.1.2 納米顆粒405
15.1.3 其他納米研究主題406
15.2 納米焊料407
15.3 CNT411
15.3.1 介紹411
15.3.2 CNT用於電氣互連411
15.3.3 CNT用於散熱412
15.3.4 微系統與CNT集成413
15.3.5 總結及未來需求415
15.4 納米發電機——原理、製作及封裝415
15.4.1 簡介415
15.4.2 採用ZnO納米線的納米發電機416
15.4.3 ZnO納米陣列的定向生長423
15.4.4 納米發動機組裝與封裝428
15.4.5 總結432
參考文獻432
第16章 圓片級晶片尺寸封裝440
16.1 簡介440
16.2 圓片級晶片尺寸封裝定義440
16.3 用於凸點與再分配技術的材料與工藝443
16.3.1 圓片凸點製作金屬444
16.4 無源器件集成材料477
參考文獻481
第17章 微機電系統與封裝484
17.1 簡介484
17.2 MEMS封裝486
17.3 用於封裝的MEMS器件493
17.4 用於製造MEMS的封裝495
17.5 機遇與主要挑戰497
17.6 結論502
致謝502
參考文獻503
第18章 LED和光學器件封裝與材料506
18.1 背景506
18.1.1 緒論506
18.1.2 大功率LED封裝材料挑戰與解決方案508
18.1.3 熱穩定和紫外穩定（長壽命）塑封材料510
18.1.4 應力與脫層511
18.1.5 可靠性與壽命512
18.2 封裝功能512
18.2.1 塑封與保護513
18.2.2 出光效率513
18.2.3 光學516
18.2.4 電連線517
18.2.5 散熱517
18.3 LED與光電器件封裝材料518
18.3.1 標準LED塑封材料518
18.3.2 大功率LED塑封材料529
18.3.3 光學透鏡材料534
18.3.4 光學晶片鍵合材料535
18.3.5 大功率LED用PCB材料536
18.4 材料、LED性能與可靠性540
致謝542
參考文獻542
第19章 數字健康與生物醫學封裝546
19.1 簡介546
19.2 保健發展趨勢——醫療器件和電子封裝的機遇與挑戰546
19.2.1 保健趨勢與主要驅動力546
19.2.2 保健趨勢對電子封裝機遇與挑戰影響的意義547
19.3 植入式醫療器件的外部封裝548
19.3.1 生物氣密性548
19.3.2 電學兼容性548
19.3.3 機械要求549
19.3.4 電學通路549
19.3.5 內部封裝550
19.3.6 軟錯誤與單一事件不適552
19.4 醫療器件探頭552
19.4.1 探頭評述552
19.4.2 探頭連線器553
19.4.3 導體554
19.4.4 絕緣555
19.4.5 電極556
19.5 植入式生物醫學感測器557
19.5.1 植入式感測器綜述557
19.5.2 用於診斷腸胃的感測器558
19.5.3 植入式壓力感測器559
19.5.4 用於失眠症的植入式感測器560
19.5.5 用於脊椎矯正的植入式感測器561
19.5.6 植入式葡萄糖感測器56
19.6 晶片診斷感測器——機遇與挑戰562
19.6.1 介紹562
19.6.2 微系統、生物MEMS和生物晶片563
19.6.3 感測器技術平台563
19.6.4 生物晶片封裝問題與挑戰566
參考文獻567
