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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HDMI70

3.4.4 MMS公司71

3.4.5 n-Chip公司SCBTM71

3.4.6 通用电气（GE）-HDI72

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-L107

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/O199

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MCM327

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-L334

12.4.3 MCM-D336

12.4.2 MCM-C336

12.4.4 首芯片MCM338

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KGD474

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