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第一篇 总论3

第一章 电子组装技术概述3

1.1 电子组装技术的变迁3

1.2 电子组装工程学5

1.2.1 什么是电子组装工程学5

1.2.2 电子组装工程或技术的范围与体系5

1.2.3 电子组装工程学的构成体系6

1.3 电子组装与电子封装9

1.4 电子整机与电子组装的关系9

1.5 整机与系统的组装层次10

1.6 不同封装层次面临的技术课题13

1.7 对电子整机与系统组装的评价14

参考文献15

第二章 现代微电子器件封装技术16

2.1 微电子封装的基本功能与地位16

2.2 现代电子产业对微电子封装的要求17

2.3 微电子封装的发展历程18

2.4 微电子封装的基本类型21

2.5 现代电子封装的发展特点26

2.6 几种最新的电子封装技术29

2.6.2 球栅阵列封装BGA(Ball Grid Array)30

2.6.1 载带封装TCP(Tape Carrier Package)30

2.6.3 倒装芯片技术FCT(Flip Chip Technology)32

2.6.4 芯片尺寸封装CSP(Chip Scale(Size)Package)33

2.6.5 直接芯片贴装技术DCA(Direct Chip Attach)35

2.6.6 多芯片组件(MCM)35

2.6.7 多芯片封装(MCP)36

2.6.8 三维封装(3D-MCM)36

2.6.9 GHz封装37

2.6.10 功率封装37

2.7 下一代微电子封装技术的展望37

参考文献38

第三章 多芯片组件的定义、分类及特点40

3.1 引言40

3.2 MCM的定义40

3.3 MCM的基本构成44

3.4 MCM的种类与结构特点45

3.5 MCM的主要优点52

3.6 多芯片组件的发展背景和驱动力56

6.4 超导MCM57

参考文献62

4.1 引言64

第四章 发展多芯片组件的关键技术64

4.2 MCM用基板材料65

4.3 多层布线基板72

4.4 布线设计与布线材料89

4.5 半导体IC裸芯片焊接(键合)技术101

4.6 热设计与散热设计110

参考文献114

第五章 多芯片组件的应用市场和成本分析116

5.1 MCM的应用概况116

5.2.1 产品领域分类法118

5.2 MCM应用的分类118

5.2.2 产品成本分类法121

5.2.3 产品定向分类法122

5.3 MCM的成本构成及其影响因素122

5.3.1 MCM成本的组成123

5.3.2 影响MCM成本的因素124

5.4 MCM的成本分析方法128

5.4.1 传统成本分析法129

5.4.2 基本活动成本分析法(ABC)129

5.4.3 技术成本模式(TCM)129

5.5.1 印刷线路板131

5.5 技术成本模式的应用131

5.5.2 共烧多层基板132

5.5.3 薄膜MCM134

5.5.4 MCM组装的成本135

参考文献136

第六章 多芯片组件的发展趋势139

6.1 三维封装139

6.1.1 3D封装的优点139

6.1.2 3D封装存在的问题140

6.1.3 应用现状和前景142

6.2 光电MCM145

6.2.1 光互连的特点145

6.2.2 光互连技术的现状146

6.2.3 光电MCM的现状及展望148

6.3 金刚石基板152

6.3.1 热沉用金刚石基板的特点152

6.3.2 存在的问题及相应措施153

6.3.3 应用现状和前景156

6.4.1 超导互连的特点158

6.4.2 存在的技术问题158

6.4.3 研究现状159

6.5 芯片尺度封装(CSP)162

6.4.4 发展前景和展望162

6.5.1 芯片尺度封装(CSP)的定义163

6.5.2 CSP的特点163

6.5.3 CSP的分类164

6.5.4 CSP的应用现状和展望166

参考文献168

7.1 MCM-L的特点175

7.1.1 MCM-L的定义175

第七章 MCM-L多层布线基板技术175

第二篇 多芯片组件的制造技术175

7.1.2 MCM-L的优点176

7.1.3 MCM-L的缺点178

7.2 MCM-L工艺技术179

7.2.1 典型的PCB工艺180

7.2.2 液体光致抗蚀剂工艺183

7.2.3 直接电镀工艺184

7.2.4 层压工艺187

7.2.5 激光打孔工艺191

7.2.6 连续滚压工艺(Roll-to-Roll)192

7.3.1 具有典型PCB结构的MCM-L194

7.3 MCM-L结构194

7.3.2 多芯片封装结构196

7.3.3 使用挠性材料的MCM-L结构196

7.4 MCM-L的基板材料201

7.4.1 MCM-L基板性能201

7.4.2 介质材料的发展202

7.4.3 挠性基板材料204

7.5 MCM-L多层基板技术的发展动向205

1参考文献206

8.1.1 厚膜多层基板的基本结构208

8.1 厚膜多层基板技术208

第八章 MCM-C多层基板技术208

8.1.2 厚膜多层基板的工艺技术209

8.1.3 厚膜多层基板的基本材料212

8.2 共烧陶瓷多层基板217

8.2.1 共烧陶瓷多层基板的基本结构217

8.2.2 共烧陶瓷多层基板的工艺技术220

8.2.3 共烧陶瓷多层基板的基本材料233

8.3 MCM-C多层基板的设计技术238

8.3.1 MCM-C多层基板的设计要求238

8.3.3 MCM-C多层基板的设计规则239

8.3.2 MCM-C多层基板的设计程序239

8.4 MCM-C多层基板技术的发展趋势241

参考文献242

第九章 MCM-D薄膜多层基板技术244

9.1 薄膜多层互连结构和特性244

9.2 薄膜多层布线材料248

9.2.1 基板材料248

9.2.2 导体材料255

9.2.3 介质材料258

9.3.1 金属膜淀积和图形形成技术272

9.3 薄膜多层布线工艺技术272

9.3.2 介质膜加工和通孔形成技术274

9.3.3 金属布线层间通孔连接方式和平坦化技术279

9.3.4 元器件内埋置技术282

9.4 薄膜多层基板的发展动向284

参考文献285

第十章 混合多层基板技术287

10.1 混合多层基板的类型和特点287

10.1.1 厚膜-薄膜混合型288

10.1.2 共烧陶瓷--薄膜混合型288

10.1.3 印制板-薄膜混合型290

10.2 共烧陶瓷--薄膜型混合多层基板设计考虑291

10.3.1 混合多层基板用低温共烧陶瓷多层基板工艺技术295

10.3 共烧陶瓷--薄膜型混合多层基板的工艺和材料295

10.3.2 陶瓷-薄膜界面加工和互连技术299

10.4 其他类型的混合多层基板301

10.4.1 厚膜-薄膜混合型多层基板301

10.4.2 印制板-薄膜混合型多层基板302

参考文献303

第十一章 MCM用芯片技术305

11.1 MCM用芯片的结构特点与分类305

11.2.1 IC芯片的半导体工艺制造技术306

11.2 IC芯片的制造及多芯片的焊装键合技术306

11.2.2 多IC芯片在MCM基板上的贴装焊接319

11.2.3 MCM的丝焊键合技术及比较323

11.3 凸点芯片的制造工艺及倒装焊技术327

11.3.1 焊锡合金球凸点芯片制造技术329

11.3.2 物理化学淀积金凸点芯片制造技术332

11.3.3 球焊键合芯片凸点制作技术334

11.3.4 其他凸点制造技术335

11.3.5 倒装连接技术336

11.4 载带芯片的制造工艺及装连343

11.4.1 用于载带的芯片电极焊片处理347

11.4.2 载带导线的制造348

11.4.3 内部导线(ILB)键合350

11.4.4 外部导线(OLB)键合353

11.4.5 TAB技术的性能及返修354

11.5 MCM用已知好芯片(KGD)技术356

11.5.1 几种集成电路芯片的测试筛选方法359

11.5.2 集成电路芯片的可测试性设计363

11.6 MCM用芯片的发展策略368

参考文献370

12.1 MCM封装技术的发展驱动力371

第十二章 多芯片组件(MCM)封装技术371

12.2 MCM封装类型373

12.3 MCM封装材料的选择373

12.3.1 陶瓷封装373

12.3.2 金属封装376

12.3.3 金属复合物(MMC)封装377

12.4 MCM封装的密封技术378

12.4.1 MCM金属封装的密封技术380

12.4.2 MCM陶瓷封装的密封技术380

12.5 MCM封装冷却技术381

12.4.3 非气密性封装381

12.6 MCM封装的检测与评价383

12.7 MCM封装的应用383

参考文献385

第十三章 多芯片组件的电设计387

13.1 引言388

13.2 数字电路设计中延迟和噪声的技术含义390

13.3 传输延迟和反射噪声及其影响因素390

13.3.1 反射噪声395

13.3.2 传输线的损耗398

13.3.3 初始信号触发400

13.3.4 负载电容的影响402

13.4 串扰噪声及其影响因素403

13.5 同步开关噪声405

13.6 MCM的EDA技术409

13.6.1 设计流程409

13.6.2 工艺选择及整体方案设计410

13.6.3 设计规则411

13.7 MCM电设计举例413

13.7.1 数字MCM电设计实例413

13.7.2 模拟MCM电设计实例415

参考文献420

第十四章 多芯片组件的热设计422

14.1 多芯片组件热设计的意义、要求与原则422

14.1.1 多芯片组件热设计的重要意义422

14.1.2 多芯片组件热设计的要求423

14.1.3 多芯片组件热设计的原则424

14.2 多芯片组件热现象424

14.2.1 热传输机理425

14.2.2 多芯片组件中的热传输428

14.2.3 热阻的概念429

14.2.4 电路板上的热传输431

14.2.5 电子系统中的热耦合432

14.3 多芯片组件的散热途径与热控制方法433

14.3.1 多芯片组件的散热途径433

14.3.2 多芯片组件的热控制方法434

14.3.3 多芯片组件冷却方法的选择439

14.4 影响多芯片组件热性能的因素440

14.4.1 外部影响因素440

14.4.2 内部影响因素441

14.5 热设计分析方法及程序442

14.5.1 热设计分析方法概述442

14.5.2 热分析工具443

14.5.3 热设计分析程序444

14.5.4 积分解析模拟法445

14.5.5 应用计算机的数值计算法448

14.5.6 实验法450

14.5.7 热分析实例450

参考文献456

第十五章 多芯片组件的检测技术458

15.1 MCM检测的基本内容与方法458

15.2 MCM多层基板电性能测试460

15.2.1 固定探针阵列式测试法460

15.2.2 单探针测试法462

15.2.3 双探针测试法464

15.2.4 三探针测试法466

15.2.5 电子束探针测试法467

15.2.6 几种测试方法的比较467

15.3 多层基板形貌检测468

15.3.1 光学自动检测468

15.3.2 X光检测470

15.3.3 相敏非线性检测470

15.4 MCM组件测试471

15.4.1 MCM组件在线测试471

15.4.2 组件非矢量测试472

15.4.3 通用组件的功能测试473

15.4.4 含有CPU或存储器组件的功能测试474

15.5 可测性设计技术476

15.5.1 可测性设计技术的概念与分类476

15.5.2 边界扫描与1149.1标准477

15.5.3 内建自测试设计480

15.5.4 MCM测试中运用BS与BIST技术480

15.5.5 采用BS与BIST实现系统测试技术484

15.5.7 BS与BIST的综合评价与未来发展486

15.5.6 边界扫描测试系统产品简介486

参考文献490

第十六章 MCM可靠性492

16.1 MCM可靠性研究的范围和方法492

16.1.1 MCM可靠性研究的基本范围492

16.1.2 MCM可靠性研究的特点492

16.1.3 MCM可靠性研究的现状及必要性493

16.1.4 MCM的可靠性模型495

16.2 MCM的可靠性设计498

16.2.1 MCM可靠性设计的方法498

16.2.2 可靠性设计的基本过程499

16.2.3 罗姆实验室用于可靠性设计的MCM分析器500

16.3 MCM的可靠性试验和评价方法研究501

16.4 MCM的失效分析技术研究510

16.4.1 MCM的失效分析程序511

16.4.2 分析实例516

16.5 MCM的主要失效机理519

16.5.1 MCM的热与热应力失效519

16.5.2 MCM用芯片的失效分析及质量认证530

16.5.3 MCM中的互连失效及检测技术534

16.5.4 介质膜及粘合剂材料的可靠性542

16.5.5 印制电路板(PCB)封装高形貌比电镀通孔(PTH)的可靠性544

参考文献547

第三篇 多芯片组件的应用551

第十七章 计算机用多芯片组件551

17.1 超级计算机多芯片组件552

17.1.1 NEC SX系列超级计算机MCM552

17.1.2 IBM ES/9000 超级计算机MCM557

17.1.3 VAX-9000计算机MCM564

17.2 高速简化指令计算机(RISC)多芯片组件569

17.2.1 MCM-Si型RISC组件570

17.2.2 MCM-C/D型RISC组件572

17.3 三维存储器多芯片组件574

参考文献579

第十八章 通信用多芯片组件580

18.1 ATM多芯片组件580

18.1.1 设计考虑580

18.1.2 ATM多芯片组件实例582

18.2 微波/毫米波多芯片组件591

18.2.1 卫星微波通信系统用多芯片组件591

18.2.2 35GHz移相器接收机多芯片组件597

18.3 全球定位系统(GPS)接收机多芯片组件599

参考文献603

19.1 军事领域用MCM的特点604

第十九章 军事领域用多芯片组件604

19.2 航天领域的应用605

19.2.1 飞船着陆控制系统605

19.2.2 用于卫星姿态控制的微电子机械陀螺仪606

19.2.3 NASA的先进飞行计算机组件(AFC)608

19.3 航空领域的应用609

19.3.1 Hughes公司609

19.3.2 Rockwell公司612

19.3.3 Honeywell公司612

19.3.5 GE公司614

19.3.4 Martin Marietta公司614

19.4.1 战场液晶显示设备616

19.4 军用通信领域的应用616

19.4.2 太阳敏感器和地球敏感器617

19.4.3 相位函数多路调制器MCM617

19.4.4 GPS接收机MCM617

19.5 常规武器领域的应用618

19.5.1 导弹用MCM618

19.5.2 雷达用MCM621

参考文献622

20.1 多芯片组件成本考虑的因素624

第二十章 低成本多芯片组件及其应用624

20.2 塑封结构多芯片组件626

20.2.1 典型的塑封多芯片组件626

20.2.2 采用柔性膜基板和球栅阵列的塑封多芯片组件627

20.2.3 塑封型电源变换器多芯片组件628

20.3 低成本镀铜MCM-D629

20.4 MCM在汽车中的应用632

20.5 MCM在消费类电子产品和医疗器械中的应用634

参考文献635

附录 MCM有关名词术语637