集成電路系統級封裝

系統級封裝（System-in-Package，SiP）是一種通過封裝技術實現集成電路特定功能的系統綜合集成技術，它能有效實現局部高密度功能集成，減小封裝模塊尺寸，縮短產品開發周期，降低產品開發成本。本書全面、系統地介紹系統級封裝技術，全書共9章，主要內容包括：系統集成的發展歷程，系統級封裝集成的應用，系統級封裝的綜合設計，系統級封裝集成基板，封裝集成所用芯片、元器件和材料，封裝集成關鍵技術及工藝，系統級封裝集成結構，集成功能測試，可靠性與失效分析。

梁新夫博士，江蘇長電科技股份有限公司高級副總裁、總工程師，畢業於西安交通大學材料科學及工程系、美國加州大學（爾灣）化學工程及材料科學系。
曾在美國、德國等國際一流企業從事研發和管理工作，擁有非常豐富的半導體先進封裝技術研發和管理經驗。
在行業國際會議和國際核心學術期刊上發表近20篇高水平論文，累計申請各類知識產權專利78項，尤其在SiP多芯片微模封裝（MCM-L）的開發中有多項世界首創技術。 2012年入選國家“****”，2013年入選江蘇省“雙創”人才，2015年起擔任中國國際半導體技術大會聯席主席。

第1章 系統集成的發展歷程
1．1 系統級封裝技術的發展
1．1．1 系統級封裝技術發展歷史
1．1．2 系統級封裝技術的開發和專利申請
1．2 系統級封裝的結構與特點
1．2．1 2D封裝結構
1．2．2 2．5D封裝結構
1．2．3 3D封裝結構
1．3 系統級封裝的應用驅動
1．3．1 系統級封裝的性能與功能
1．3．2 系統級封裝的小型化、高性價比
1．3．3 系統級封裝的可靠性
1．3．4 系統級封裝的技術發展
參考文獻
第2章 系統級封裝集成的應用
2．1 系統級封裝在高性能處理器方面的應用
2．1．1 系統級封裝在內存技術中的應用
2．1．2 系統級封裝在高性能圖像處理器與顯存技術中的應用
2．1．3 系統級封裝在其他高性能處理芯片中的應用
2．2 系統級封裝在無線通信模塊中的應用
2．2．1 系統級封裝應用於無線通信模塊的優勢
2．2．2 系統級封裝應用於無線通信系統
2．2．3 發展趨勢和挑戰
2．3 系統級封裝技術在固態硬盤方面的應用
2．3．1 SSD原理
2．3．2 3D NAND和3D封裝集成SSD
2．3．3 3D集成封裝技術在SSD中的應用實例
2．3．4 發展趨勢
2．4 系統級封裝在電源模塊、功率模塊中的應用
2．4．1 電源模塊、功率模塊的簡介
2．4．2 電源、功率元器件半導體材料
2．4．3 電源模塊、功率模塊封裝結構及關鍵技術
2．4．4 電源模塊、功率模塊發展趨勢
2．5 系統級封裝在MEMS中的應用
2．5．1 MEMS傳感器系統級封裝的結構和先進互連技術
2．5．2 MEMS傳感器的系統級封裝實例
2．5．3 MEMS系統級封裝發展趨勢與挑戰
2．6 系統級封裝集成在智能手機、可穿戴設備、物聯網中的應用
2．6．1 系統級封裝集成在智能手機中的應用
2．6．2 系統級封裝集成在可穿戴設備中的應用
2．6．3 系統級封裝集成在物聯網中的應用
2．6．4 發展展望
參考文獻
第3章 系統級封裝的綜合設計
3．1 系統級封裝設計導論
3．2 系統級封裝設計概述
3．2．1 設計流程
3．2．2 封裝設計
3．2．3 基板設計
3．2．4 高密度結構設計
3．2．5 可靠性設計
3．3 電性能的分析與優化
3．3．1 傳輸線的影響分析
3．3．2 串擾分析與優化
3．3．3 電磁干擾分析與優化
3．3．4 電源完整性分析與優化
3．3．5 高速系統板設計的分析與優化
3．4 熱性能的分析與優化設計
3．4．1 熱設計
3．4．2 散熱機理
3．4．3 JEDEC標準
3．4．4 熱仿真流程及熱仿真模型
3．4．5 封裝散熱分析優化
3．5 機械性能的分析與優化
3．5．1 材料常規機械屬性
3．5．2 封裝中的應力優化
參考文獻
第4章 系統級封裝集成基板
4．1 陶瓷基板
4．1．1 厚膜陶瓷基板
4．1．2 薄膜陶瓷基板
4．1．3 低溫共燒陶瓷基板
4．1．4 高溫共燒陶瓷基板
4．2 高密度金屬引線框架基板
4．2．1 金屬引線框架材料
4．2．2 金屬引線框架的製造工藝
4．2．3 高密度金屬引線框架
4．2．4 大功率金屬引線框架
4．3 高密度有機基板
4．3．1 有機基板材料組成
4．3．2 多層基板
4．3．3 無芯基板
4．3．4 超薄單層基板
4．3．5 埋入式基板
4．3．6 有機基板製造工藝
4．4 預包封引線互聯繫統基板
4．4．1 單層MIS基板
4．4．2 多層MIS基板
4．4．3 埋入式MIS基板
4．4．4 MIS基板的製造工藝
4．5 轉接板
4．5．1 轉接板的主要類型及應用
4．5．2 轉接板的典型工藝流程
4．5．3 轉接板的關鍵工藝技術
4．6 扇出型晶圓級封裝無基板重佈線連接
4．6．1 簡介
4．6．2 結構和材料
4．6．3 工藝流程及特點
4．6．4 FOWLP與有機基板封裝的性能對比
參考文獻
第5章 封裝集成所用芯片、元器件和材料
5．1 芯片
5．1．1 芯片的分類
5．1．2 芯片的封裝形式
5．2 無源元器件
5．2．1 貼片電阻
5．2．2 貼片電容
5．2．3 貼片電感
5．3 集成無源器件
5．3．1 表面貼裝陶瓷集成無源器件
5．3．2 晶圓級集成無源器件
5．3．3 無源元器件埋入式基板集成
5．4 濾波器、晶振、天線、指紋傳感器
5．4．1 信號濾波器
5．4．2 晶振
5．4．3 天線
5．4．4 指紋傳感器
5．5 封裝關鍵材料
5．5．1 裝片膠材料
5．5．2 凸點材料
5．5．3 引線鍵合材料
5．5．4 塑封料
5．5．5 錫焊球材料
參考文獻
第6章 封裝集成關鍵技術及工藝
6．1 表面貼裝工藝
6．1．1 SMT工藝
6．1．2 系統級封裝高密度貼裝工藝
6．1．3 SMT工藝關鍵技術
6．1．4 SMT設備
6．1．5 SMT材料
6．2 引線鍵合工藝
6．2．1 引線鍵合過程
6．2．2 金屬絲引線鍵合的工藝難點
6．2．3 引線鍵合的精確控制
6．3 倒裝工藝
6．3．1 倒裝工藝背景和歷史
6．3．2 倒裝芯片互連結構
6．3．3 凸點下層金屬化
6．3．4 UBM金屬層的製備
6．3．5 凸點材料的選擇與製備
6．3．6 倒裝鍵合工藝
6．4 底部填充工藝
6．4．1 底部填充工藝的作用
6．4．2 底部填充工藝和相關主要材料
6．4．3 底部填充材料的關鍵性能
6．4．4 底部填充材料的發展趨勢
6．5 矽通孔工藝
6．5．1 矽通孔製造工藝
6．5．2 深反應離子蝕刻
6．5．3 絕緣層沉積
6．5．4 擴散阻擋層和種子黏附層的沉積
6．5．5 矽通孔鍍銅
6．6 重佈線工藝
6．6．1 電鍍銅重佈線
6．6．2 大馬士革重佈線
6．6．3 金屬蒸鍍+金屬剝除重佈線
6．7 臨時鍵合與解鍵合工藝
6．7．1 熱/機械滑移式臨時鍵合與解鍵合
6．7．2 化學浸泡式臨時鍵合與解鍵合
6．7．3 激光式臨時鍵合與解鍵合
6．8 塑封工藝
6．8．1 塑封前等離子清洗
6．8．2 塑封工藝的分類
6．8．3 影響塑封工藝的關鍵因素
6．8．4 塑封後固化烘烤
參考文獻
第7章 系統級封裝集成結構
7．1 陶瓷封裝集成結構
7．1．1 陶瓷封裝的類型及工藝
7．1．2 多腔陶瓷封裝結構
7．1．3 採用不同基板的陶瓷封裝結構
7．1．4 基板與外殼一體化的陶瓷封裝結構
7．1．5 陶瓷封裝疊層結構
7．2 多芯片堆疊封裝結構
7．2．1 封裝體內裸芯片堆疊的方案
7．2．2 主要相關工藝技術介紹
7．3 埋入式封裝結構
7．3．1 埋入式基板
7．3．2 預包封引線互聯繫統基板封裝結構
7．4 封裝體堆疊封裝結構
7．4．1 PoP封裝結構簡介
7．4．2 PoP底部封裝結構及工藝
7．4．3 PoP結構的現狀和發展
7．5 雙面封裝結構
7．5．1 引線鍵合雙面封裝結構
7．5．2 雙面封裝流程
7．6 MEMS封裝結構
7．6．1 MEMS產品
7．6．2 MEMS傳感器種類和應用
7．6．3 MEMS傳感器封裝結構
7．6．4 晶圓級芯片封裝
7．7 2．5D封裝結構
7．7．1 2．5D矽轉接板封裝結構
7．7．2 2．5D封裝的工藝流程
7．7．3 2．5D埋入式多芯片橋連封裝結構
7．7．4 2．5D無轉接板封裝結構
7．7．5 2．5D封裝技術的現狀和發展
7．8 扇出型封裝結構
7．8．1 芯片朝下的扇出型系統級封裝
7．8．2 芯片朝上的扇出型系統級封裝
7．8．3 2．5D扇出型系統級封裝結構
7．8．4 EWLB堆疊封裝結構
7．8．5 集成扇出型堆疊封裝結構
7．8．6 扇出型系統級封裝的發展趨勢
參考文獻
第8章 集成功能測試
8．1 系統級封裝測試
8．1．1 晶圓測試
8．1．2 封裝成品測試
8．1．3 可靠性測試
8．1．4 板級系統測試
8．1．5 系統級封裝成品測試流程
8．2 系統級封裝測試項目
8．2．1 系統級封裝通用測試項目
8．2．2 模擬電路測試項目
8．2．3 數字電路測試項目
8．2．4 射頻電路測試項目
8．2．5 混合信號電路測試項目
8．3 測試機
8．3．1 測試機市場
8．3．2 測試機結構
8．3．3 測試機選型
8．4 系統級封裝測試技術要求
8．5 系統級封裝量產測試
8．6 系統級封裝測試的發展趨勢
參考文獻
第9章 可靠性與失效分析
9．1 系統級封裝可靠性
9．1．1 系統級封裝的可靠性要求
9．1．2 系統級封裝的可靠性
9．2 可靠性試驗
9．2．1 塑封芯片短時間封裝可靠性試驗
9．2．2 塑封芯片長時間封裝可靠性測試
9．2．3 板級可靠性加速測試
9．3 失效分析
9．3．1 熱點分析技術
9．3．2 無損探傷技術
9．3．3 聚焦離子束技術
9．3．4 剝層技術
9．3．5 失效分析方法與流程
9．3．6 其他失效分析手段
9．4 系統級封裝常見失效模式
9．4．1 芯片常見缺陷
9．4．2 多芯片封裝集成常見失效模式
9．4．3 多芯片堆疊封裝常見失效模式
9．4．4 PoP常見失效模式
9．4．5 MEMS封裝常見失效模式
9．5 系統級封裝典型失效案例分析
9．5．1 板級案例分析――焊錫橋連
9．5．2 板級案例分析――金屬殘留
9．5．3 板級案例分析――靜電釋放短路
9．5．4 板級案例分析――電氣過載開路
9．5．5 板級案例分析――焊錫流失開路
9．5．6 板級案例分析――元器件觸碰失效
9．5．7 板級案例分析――元器件錫橋連
9．6 系統級封裝可靠性持續改善
9．6．1 內應力與結合強度
9．6．2 玻璃轉換溫度
9．6．3 減小潛變應力
參考文獻
通用術語