晶圓級芯片封裝技術(shù)

定　價：￥119.00

作　者：	[美] 曲世春 [美] 劉勇
出版社：	機(jī)械工業(yè)出版社
叢編項：
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111768166	出版時間：	2024-11-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	16開	頁數(shù)：		字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　《晶圓級芯片封裝技術(shù)》主要從技術(shù)和應(yīng)用兩個層面對晶圓級芯片封裝（Wafer-Level Chip-Scale Package，WLCSP）技術(shù)進(jìn)行了全面的概述，并以系統(tǒng)的方式介紹了關(guān)鍵的術(shù)語，輔以流程圖和圖表等形式詳細(xì)介紹了先進(jìn)的WLCSP技術(shù)，如3D晶圓級堆疊、硅通孔（TSV）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和光電子應(yīng)用等，并著重針對其在模擬和功率半導(dǎo)體方面的相關(guān)知識進(jìn)行了具體的講解?！毒A級芯片封裝技術(shù)》主要包括模擬和功率WLCSP的需求和挑戰(zhàn)，扇入型和扇出型WLCSP的基本概念、凸點工藝流程、設(shè)計注意事項和可靠性評估，WLCSP的可堆疊封裝解決方案，晶圓級分立式功率MOSFET封裝設(shè)計的注意事項，TSV/堆疊芯片WLCSP的模擬和電源集成的解決方案，WLCSP的熱管理、設(shè)計和分析的關(guān)鍵主題，模擬和功率WLCSP的電氣和多物理仿真，WLCSP器件的組裝，WLCSP半導(dǎo)體的可靠性和一般測試等內(nèi)容?！毒A級芯片封裝技術(shù)》可作為微電子、集成電路等領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教學(xué)輔導(dǎo)書。

作者簡介

　　Shichun Qu博士，于2007年加入美國加州圣克拉拉的國家半導(dǎo)體公司，參與了先進(jìn)引線框架封裝的開發(fā)、焊盤上高溫引線鍵合金屬化研究和生產(chǎn)鑒定，以及高引腳數(shù)WLCSP技術(shù)研究。2011年加入仙童半導(dǎo)體公司后，他大部分時間都致力于了解WLCSP芯片/PCB的相互作用，并微調(diào)WLCSP設(shè)計和凸點工藝，通過在更高引腳數(shù)下擴(kuò)展使用低掩模數(shù)凸點技術(shù)來實現(xiàn)有競爭力的制造成本。Yong Liu博士，自2001年以來一直在美國仙童半導(dǎo)體公司工作，2008年起擔(dān)任高級技術(shù)人員，目前是仙童半導(dǎo)體公司全球電氣、熱機(jī)械建模和分析團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人。他的主要興趣領(lǐng)域是先進(jìn)的模擬和電力電子封裝、建模和仿真、可靠性和組裝工藝。他在期刊和會議上合作發(fā)表了170多篇論文，并在3D/Stack/TSV IC 和電力電子封裝領(lǐng)域獲得了45項美國專利。

圖書目錄

譯者序
原書前言
致謝
作者簡介
第1章　晶圓級芯片模擬和功率器件封裝的需求和挑戰(zhàn) 1
1.1　模擬和功率WLCSP需求 1
1.2　芯片收縮影響 2
1.2.1　芯片收縮產(chǎn)生的影響 2
1.2.2　晶圓級片上系統(tǒng)與系統(tǒng)級封裝 3
1.3　扇入與扇出 3
1.4　功率WLCSP開發(fā) 4
1.4.1　與常規(guī)分立功率封裝相比的晶圓級MOSFET 4
1.4.2　更高的載流能力 5
1.4.3　低Rds （on）電阻和更好的熱性能 6
1.4.4　功率IC封裝的發(fā)展趨勢 7
1.4.5　晶圓級無源器件的發(fā)展趨勢 8
1.4.6　晶圓級堆疊/3D功率芯片SiP 8
1.5　總結(jié) 10
參考文獻(xiàn) 10
第2章　扇入型WLCSP 12
2.1　扇入型WLCSP簡介 12
2.2　WLCSP凸點技術(shù) 13
2.3　WLCSP 凸點工藝和成本考慮 14
2.4　WLCSP 的可靠性要求 16
2.5　跌落測試中的應(yīng)力 17
2.6　TMCL 中的應(yīng)力 18
2.7　高可靠性WLCSP設(shè)計 19
2.8　用于精確可靠性評估的測試芯片設(shè)計 19
2.9　BoP設(shè)計規(guī)則 25
2.10　RDL設(shè)計規(guī)則 28
2.11　總結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 31
第3章　扇出型WLCSP 32
3.1　扇出型WLCSP簡介 32
3.2　高產(chǎn)扇出模式的形成 37
3.3　再分布芯片封裝和嵌入式晶圓級球柵陣列 38
3.4　扇出型WLCSP的優(yōu)勢 38
3.5　扇出型WLCSP的挑戰(zhàn) 39
3.6　扇出型WLCSP的可靠性 45
3.7　扇出型設(shè)計規(guī)則 46
3.8　扇出型WLCSP的未來 47
參考文獻(xiàn) 51
第4章　可堆疊的晶圓級模擬芯片封裝 52
4.1　引言 52
4.2　多芯片模塊封裝 53
4.3　疊片封裝和疊層封裝 55
4.4　三維集成電路（3D IC） 58
4.4.1　硅通孔（TSV） 59
4.4.2　TSV的形成 60
4.4.3　先通孔、后通孔和中通孔 62
4.4.4　TSV填充 63
4.4.5　3D IC鍵合 64
4.4.6　TSV 3D IC集成 65
4.5　晶圓級3D集成 66
4.5.1　3D MEMS和傳感器WLCSP 67
4.6　嵌入式WLCSP 70
4.7　總結(jié) 71
參考文獻(xiàn) 72
第5章　晶圓級分立式功率MOSFET封裝設(shè)計 74
5.1　分立式功率WLCSP的介紹與發(fā)展趨勢 74
5.2　分立式功率WLCSP設(shè)計結(jié)構(gòu) 75
5.2.1　典型的分立式功率WLCSP設(shè)計結(jié)構(gòu) 76
5.2.2　功率MOSFET BGA 76
5.2.3　在分立式功率WLCSP中將MOSFET漏極移到前側(cè) 78
5.3　晶圓級MOSFET的直接漏極設(shè)計 78
5.3.1　直接漏極VDMOSFET WLCSP的構(gòu)建 79
5.3.2　直接漏極VDMOSFET WLCSP的其他結(jié)構(gòu) 79
5.4　帶有銅柱凸點的功率VDMOSFET WLCSP 80
5.4.1　在功率WLCSP上進(jìn)行銅柱凸點構(gòu)建 80
5.4.2　銅柱凸點過程中鋁層下的BPSG剖面 81
5.5　帶嵌入式WLCSP的3D功率模塊 87
5.5.1　引言 87
5.5.2　嵌入式WLCSP模塊 89
5.5.3　可靠性測試 90
5.5.4　討論 95
5.6　總結(jié) 96
參考文獻(xiàn) 96
第6章　用于模擬和功率集成解決方案的晶圓級TSV/堆疊芯片封裝 97
6.1　模擬和功率集成的設(shè)計理念 97
6.2　模擬和功率SoC WLCSP 101
6.2.1　模擬和功率SoC WLCSP設(shè)計布局 101
6.2.2　焊點應(yīng)力和可靠性分析 102
6.3　帶TSV的晶圓級功率堆疊芯片3D封裝 104
6.3.1　晶圓級功率堆疊芯片封裝的設(shè)計理念 104
6.3.2　熱分析 105
6.3.3　組裝過程中的應(yīng)力分析 107
6.4　用于模擬和功率集成的晶圓級TSV/堆疊芯片概念 118
6.5　帶有有源和無源芯片的集成功率封裝 119
6.6　總結(jié) 120
參考文獻(xiàn) 120
第7章　WLCSP的熱管理、設(shè)計和分析 121
7.1　熱阻及其測量方法 121
7.1.1　熱阻的概念 121
7.1.2　結(jié)溫敏感參數(shù)法 122
7.1.3　熱阻測量 124
7.1.4　熱阻測量環(huán)境：結(jié)-環(huán)境熱阻 124
7.2　WLCSP導(dǎo)熱測試板 125
7.2.1　低效導(dǎo)熱測試板 127
7.2.2　高效導(dǎo)熱測試板 127
7.2.3　WLCSP的典型JEDEC板 127
7.3　WLCSP的熱分析與管理 128
7.3.1　參數(shù)化模型的構(gòu)建 128
7.3.2　參數(shù)化模型的應(yīng)用 132
7.3.3　熱仿真分析 133
7.4　WLCSP的瞬態(tài)熱分析 137
7.4.1　4×5 WLCSP的概述和瞬態(tài)材料特性 137
7.5　總結(jié) 140
參考文獻(xiàn) 141
第8章　模擬和功率WLCSP的電氣和多物理仿真 142
8.1　電氣仿真方法：提取電阻、電感和電容 142
8.1.1　提取電感和電阻 142
8.1.2　電容提取方法 148
8.2　扇出型模制芯片級封裝的電氣仿真 154
8.2.1　MCSP簡介 154
8.2.2　帶GGI工藝的40引腳MCSP的RLC仿真 155
8.2.3　引線鍵合MCSP及其與GGI型MCSP的電氣性能比較 155
8.3　0.18μm晶圓級功率技術(shù)的電遷移預(yù)測和測試 164
8.3.1　簡介 164
8.3.2　電遷移模型的建立 164
8.3.3　電遷移晶圓級實驗測試 165
8.3.4　有限元仿真 167
8.3.5　討論 175
8.4　模擬無鉛焊點中微觀結(jié)構(gòu)對電遷移的影響 175
8.4.1　簡介 175
8.4.2　遷移的直接積分法 176
8.4.3　WLCSP中焊料凸點微觀結(jié)構(gòu)的有限元分析建模 177
8.4.4　仿真結(jié)果與討論 180
8.4.5　討論 185
8.5　總結(jié) 185
參考文獻(xiàn) 185
第9章　WLCSP 組裝 187
9.1　引言 187
9.2　PCB 設(shè)計 188
9.2.1　SMD和NSMD 188
9.2.2　焊盤尺寸 189
9.2.3　PCB焊盤表面處理 189
9.2.4　WLCSP 下的通孔 190
9.2.5　局部靶標(biāo) 190
9.2.6　PCB材料 191
9.2.7　PCB布線和銅覆蓋 192
9.3　鋼網(wǎng)和焊錫膏 192
9.3.1　通用鋼網(wǎng)設(shè)計指南 192
9.3.2　焊錫膏 193
9.4　器件放置 193
9.4.1　取放流程 194
9.4.2　定位精度 194
9.4.3　噴嘴和送料器 195
9.4.4　高速表面貼裝注意事項 195
9.4.5　定位精度要求 196
9.4.6　放置原則選項 196
9.4.7　視覺系統(tǒng) 197
9.4.8　算法 197
9.4.9　送料和助焊劑 198
9.4.10　總結(jié) 198
9.5　回流焊 198
9.5.1　預(yù)熱區(qū) 199
9.5.2　保溫 200
9.5.3　回流 200
9.5.4　冷卻 201
9.5.5　回流爐 201
9.5.6　WLCSP回流 201
9.5.7　無鉛（Sn–Ag–Cu）焊料的回流曲線和關(guān)鍵參數(shù) 202
9.5.8　雙面 SMT 203
9.5.9　回流后檢驗 203
9.5.10　助焊劑清潔 204
9.5.11　返工 204
9.5.12　底部填充 205
9.5.13　WLSCP 底層填充工藝要求 205
9.6　WLCSP儲存和保質(zhì)期 206
9.7　總結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 207
第10章　WLCSP典型可靠性和測試 208
10.1　WLCSP可靠性測試概述 208
10.1.1　可靠性壽命 208
10.1.2　失效率 208
10.1.3　模擬和功率WLCSP的典型可靠性測試 210
10.2　WLCSP焊球剪切性能和失效模式 213
10.2.1　引言 213
10.2.2　測試程序和試樣 214
10.2.3　沖擊測試的實驗研究 215
10.2.4　基于FEM的仿真與分析 216
10.2.5　討論 221
10.3　WLCSP組裝回流工藝和PCB設(shè)計的可靠性 223
10.3.1　引言 223
10.3.2　3種PCB設(shè)計及其FEA模型 224
10.3.3　仿真結(jié)果 228
10.3.4　討論和改進(jìn)計劃 230
10.4　WLCSP板級跌落測試 234
10.4.1　引言 234
10.4.2　WLCSP跌落測試和模型設(shè)置 234
10.4.3　不同設(shè)計變量的跌落沖擊仿真/測試及討論 237
10.4.4　跌落測試 239
10.4.5　討論 241
10.5　WLCSP可靠性設(shè)計 241
10.5.1　引言 241
10.5.2　有限元模型設(shè)置 242
10.5.3　跌落測試和熱循環(huán)仿真結(jié)果 243
10.5.4　跌落測試和熱循環(huán)測試 253
10.5.5　討論 257
10.6　總結(jié) 257
參考文獻(xiàn) 258