本書系統(tǒng)而全面地總結了現(xiàn)代電子封裝科學的基礎知識以及先進技術。第1部分概述了電子封裝技術，其中包括了最重要的封裝技術基礎，如引線鍵合、載帶自動鍵合、倒裝芯片焊點鍵合、微凸塊鍵合和CuCu直接鍵合。第2部分介紹電子封裝的電路設計，重點是關于低功耗設備和高智能集成的設計，如25D/3D集成。第3部分介紹電子封裝的可靠性，涵蓋電遷移、熱遷移、應力遷移和失效分析等。最后還探討了人工智能（AI）在封裝可靠性領域的應用。各章中包含大量來自工業(yè)界的實際案例，能夠加強讀者對相關概念的理解，以便在實際工作中應用。
本書可供半導體封裝、測試、可靠性等領域的工程技術人員、研究人員參考，也可作為微電子、材料、物理、電氣等專業(yè)的高年級本科生和研究生的專業(yè)教材。
第1章概論1
1.1引言1
1.2摩爾定律對硅技術的影響2
1.35G技術和AI應用3
1.4三維集成電路封裝技術5
1.5可靠性科學與工程9
1.6電子封裝技術的未來10
1.7全書概要11
參考文獻11
第1部分13
第2章電子封裝中的Cu-Cu鍵合與互連技術14
2.1引言14
2.2引線鍵合15
2.3載帶自動鍵合17
2.4倒裝芯片焊點鍵合19
2.5微凸塊鍵合23
2.6銅-銅直接鍵合26
2.6.1銅-銅鍵合的關鍵因素26
2.6.2銅-銅鍵合機理分析28
2.6.3銅-銅鍵合界面的微觀結構33
2.7混合鍵合37
2.8可靠性——電遷移和溫度循環(huán)測試39
問題40
參考文獻41
第3章隨機取向和（111）取向的納米孿晶銅45
3.1引言45
3.2納米孿晶銅的形成機理46
3.3納米孿晶沉積過程中應力演化的原位測量49
3.4隨機取向納米孿晶銅的電沉積50
3.5單向（111）取向納米孿晶銅的形成52
3.6［111］取向納米孿晶銅中的晶粒生長55
3.7（111）取向納米孿晶銅上微凸塊中η-Cu6Sn5的單向生長57
3.8使用［111］取向納米孿晶銅的低熱預算Cu-Cu鍵合58
3.9用于扇出封裝和3D IC集成的納米孿晶銅重布線層61
問題63
參考文獻64
第4章銅和焊料間的固-液界面擴散（SLID）反應68
4.1引言68
4.2SLID中扇貝狀IMC生長動力學70
4.3單尺寸半球生長簡單模型71
4.4通量驅動的熟化理論73
4.5兩個扇貝間的納米通道寬度測量75
4.6扇貝狀Cu6Sn5在SLID中的極速晶粒生長76
問題77
參考文獻77
第5章銅與焊料之間的固態(tài)反應78
5.1引言78
5.2固態(tài)相變中IMC的層狀生長79
5.3瓦格納擴散系數(shù)82
5.4Cu3Sn中柯肯達爾空洞的形成83
5.5微凸塊中形成多孔Cu3Sn的側壁效應84
5.6表面擴散對柱狀微凸塊中IMC形成的影響89
問題91
參考文獻92
第2部分93
第6章集成電路與封裝設計的本質94
6.1引言94
6.2晶體管和互連縮放96
6.3電路設計和LSI97
6.4片上系統(tǒng)（SoC）和多核架構101
6.5系統(tǒng)級封裝（SiP）和封裝技術演進102
6.63D IC集成與3D硅集成105
6.7異構集成簡介106
問題106
參考文獻107
第7章性能、功耗、熱管理和可靠性108
7.1引言108
7.2場效應晶體管和存儲器基礎知識109
7.3性能：早期IC設計中的競爭112
7.4低功耗趨勢114
7.5性能和功耗的權衡115
7.6電源傳輸網(wǎng)絡和時鐘分配網(wǎng)絡116
7.7低功耗設計架構117
7.8IC和封裝中的熱問題120
7.9信號完整性和電源完整性（SI/PI）121
7.10穩(wěn)定性：可靠性和可變性123
問題124
參考文獻124
第8章2.5D/3D系統(tǒng)級封裝集成126
8.1引言126
8.22.5D IC：重布線層和TSV-轉接板127
8.32.5D IC：硅、玻璃和有機基板128
8.42.5D IC：在硅轉接板互連HBM129
8.53D IC：高性能計算面臨的內存帶寬挑戰(zhàn)130
8.63D IC：電氣TSV與熱TSV132
8.73D IC：3D堆疊內存和集成內存控制器133
8.8現(xiàn)代芯片/小芯片的創(chuàng)新封裝134
8.93D IC集成的電源分配136
8.10挑戰(zhàn)與趨勢137
問題138
參考文獻138
第3部分140
第9章電子封裝技術中的不可逆過程141
9.1引言141
9.2開放系統(tǒng)中的流動143
9.3熵增144
9.3.1電傳導145
9.3.2原子擴散148
9.3.3熱傳導149
9.3.4溫度變化時的共軛力149
9.4不可逆過程中的交互效應150
9.5原子擴散與導電之間的交互效應151
9.6熱遷移中的不可逆過程154
9.7熱傳導與電傳導之間的交互效應157
9.7.1塞貝克效應158
9.7.2珀耳帖效應159
問題159
參考文獻160
第10章電遷移161
10.1引言161
10.2原子擴散與導電的參數(shù)比較162
10.3電遷移基礎163
10.3.1電子風力164
10.3.2有效電荷數(shù)計算165
10.3.3原子通量發(fā)散誘發(fā)的電遷移損傷166
10.3.4電遷移中的背應力167
10.4三維電路中的電流擁擠與電遷移169
10.4.1低電流密度區(qū)域的空洞形成171
10.4.2電遷移中的電流密度梯度力173
10.4.3倒裝芯片焊點中電流擁擠誘導的薄餅狀空洞形成176
10.5焦耳熱與熱耗散177
10.5.1焦耳熱與電遷移178
10.5.2焦耳熱對電遷移中平均失效時間的影響179
問題179
參考文獻179
第11章熱遷移181
11.1引言181
11.2熱遷移的驅動力181
11.3傳輸熱分析182
11.4相鄰通電和未通電焊點間由于熱傳輸引起的熱遷移184
問題186
參考文獻186
第12章應力遷移187
12.1引言187
12.2應力作用下固體中的化學勢187
12.3薄膜中雙軸應力的Stoney方程189
12.4擴散蠕變193
12.5室溫下錫晶須的自發(fā)生長195
12.5.1晶須的形態(tài)學195
12.5.2錫晶須生長驅動力的測量197
12.5.3錫晶須的生長動力學199
12.5.4焊點中電遷移引起的錫晶須生長200
12.6電遷移、熱遷移和應力遷移中驅動力的比較201
問題203
參考文獻203
第13章失效分析205
13.1引言205
13.2晶格移位與否導致的微觀結構變化207
13.3失效統(tǒng)計分析209
13.3.1用于電遷移MTTF的Black方程209
13.3.2威布爾分布函數(shù)和JMA相變理論211
13.4電遷移、熱遷移和應力遷移MTTF的統(tǒng)一模型212
13.4.1重新審視電遷移MTTF的Black方程212
13.4.2熱遷移MTTF213
13.4.3應力遷移MTTF213
13.4.4電遷移、熱遷移與應力遷移MTTF之間的聯(lián)系213
13.4.5開放系統(tǒng)中其他不可逆過程的MTTF 方程214
13.5移動技術中的失效分析214
13.5.12.5D IC技術中薄弱環(huán)節(jié)的焦耳熱增強電遷移失效214
13.5.22.5D IC技術中熱串擾導致焦耳熱引起的熱遷移失效218
問題220
參考文獻220
第14章電子封裝可靠性中的人工智能222
14.1引言222
14.2事件的時間無關性轉化222
14.3從平均微觀結構變化到失效推導MTTF224
14.4小結224
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