本书系统而全面地总结了现代电子封装科学的基础知识以及先进技术。第1部分概述了电子封装技术，其中包括了最重要的封装技术基础，如引线键合、载带自动键合、倒装芯片焊点键合、微凸块键合和CuCu直接键合。第2部分介绍电子封装的电路设计，重点是关于低功耗设备和高智能集成的设计，如25D/3D集成。第3部分介绍电子封装的可靠性，涵盖电迁移、热迁移、应力迁移和失效分析等。最后还探讨了人工智能（AI）在封装可靠性领域的应用。各章中包含大量来自工业界的实际案例，能够加强读者对相关概念的理解，以便在实际工作中应用。
本书可供半导体封装、测试、可靠性等领域的工程技术人员、研究人员参考，也可作为微电子、材料、物理、电气等专业的高年级本科生和研究生的专业教材。
第1章概论1
1.1引言1
1.2摩尔定律对硅技术的影响2
1.35G技术和AI应用3
1.4三维集成电路封装技术5
1.5可靠性科学与工程9
1.6电子封装技术的未来10
1.7全书概要11
参考文献11
第1部分13
第2章电子封装中的Cu-Cu键合与互连技术14
2.1引言14
2.2引线键合15
2.3载带自动键合17
2.4倒装芯片焊点键合19
2.5微凸块键合23
2.6铜-铜直接键合26
2.6.1铜-铜键合的关键因素26
2.6.2铜-铜键合机理分析28
2.6.3铜-铜键合界面的微观结构33
2.7混合键合37
2.8可靠性——电迁移和温度循环测试39
问题40
参考文献41
第3章随机取向和（111）取向的纳米孪晶铜45
3.1引言45
3.2纳米孪晶铜的形成机理46
3.3纳米孪晶沉积过程中应力演化的原位测量49
3.4随机取向纳米孪晶铜的电沉积50
3.5单向（111）取向纳米孪晶铜的形成52
3.6［111］取向纳米孪晶铜中的晶粒生长55
3.7（111）取向纳米孪晶铜上微凸块中η-Cu6Sn5的单向生长57
3.8使用［111］取向纳米孪晶铜的低热预算Cu-Cu键合58
3.9用于扇出封装和3D IC集成的纳米孪晶铜重布线层61
问题63
参考文献64
第4章铜和焊料间的固-液界面扩散（SLID）反应68
4.1引言68
4.2SLID中扇贝状IMC生长动力学70
4.3单尺寸半球生长简单模型71
4.4通量驱动的熟化理论73
4.5两个扇贝间的纳米通道宽度测量75
4.6扇贝状Cu6Sn5在SLID中的极速晶粒生长76
问题77
参考文献77
第5章铜与焊料之间的固态反应78
5.1引言78
5.2固态相变中IMC的层状生长79
5.3瓦格纳扩散系数82
5.4Cu3Sn中柯肯达尔空洞的形成83
5.5微凸块中形成多孔Cu3Sn的侧壁效应84
5.6表面扩散对柱状微凸块中IMC形成的影响89
问题91
参考文献92
第2部分93
第6章集成电路与封装设计的本质94
6.1引言94
6.2晶体管和互连缩放96
6.3电路设计和LSI97
6.4片上系统（SoC）和多核架构101
6.5系统级封装（SiP）和封装技术演进102
6.63D IC集成与3D硅集成105
6.7异构集成简介106
问题106
参考文献107
第7章性能、功耗、热管理和可靠性108
7.1引言108
7.2场效应晶体管和存储器基础知识109
7.3性能：早期IC设计中的竞争112
7.4低功耗趋势114
7.5性能和功耗的权衡115
7.6电源传输网络和时钟分配网络116
7.7低功耗设计架构117
7.8IC和封装中的热问题120
7.9信号完整性和电源完整性（SI/PI）121
7.10稳定性：可靠性和可变性123
问题124
参考文献124
第8章2.5D/3D系统级封装集成126
8.1引言126
8.22.5D IC：重布线层和TSV-转接板127
8.32.5D IC：硅、玻璃和有机基板128
8.42.5D IC：在硅转接板互连HBM129
8.53D IC：高性能计算面临的内存带宽挑战130
8.63D IC：电气TSV与热TSV132
8.73D IC：3D堆叠内存和集成内存控制器133
8.8现代芯片/小芯片的创新封装134
8.93D IC集成的电源分配136
8.10挑战与趋势137
问题138
参考文献138
第3部分140
第9章电子封装技术中的不可逆过程141
9.1引言141
9.2开放系统中的流动143
9.3熵增144
9.3.1电传导145
9.3.2原子扩散148
9.3.3热传导149
9.3.4温度变化时的共轭力149
9.4不可逆过程中的交互效应150
9.5原子扩散与导电之间的交互效应151
9.6热迁移中的不可逆过程154
9.7热传导与电传导之间的交互效应157
9.7.1塞贝克效应158
9.7.2珀耳帖效应159
问题159
参考文献160
第10章电迁移161
10.1引言161
10.2原子扩散与导电的参数比较162
10.3电迁移基础163
10.3.1电子风力164
10.3.2有效电荷数计算165
10.3.3原子通量发散诱发的电迁移损伤166
10.3.4电迁移中的背应力167
10.4三维电路中的电流拥挤与电迁移169
10.4.1低电流密度区域的空洞形成171
10.4.2电迁移中的电流密度梯度力173
10.4.3倒装芯片焊点中电流拥挤诱导的薄饼状空洞形成176
10.5焦耳热与热耗散177
10.5.1焦耳热与电迁移178
10.5.2焦耳热对电迁移中平均失效时间的影响179
问题179
参考文献179
第11章热迁移181
11.1引言181
11.2热迁移的驱动力181
11.3传输热分析182
11.4相邻通电和未通电焊点间由于热传输引起的热迁移184
问题186
参考文献186
第12章应力迁移187
12.1引言187
12.2应力作用下固体中的化学势187
12.3薄膜中双轴应力的Stoney方程189
12.4扩散蠕变193
12.5室温下锡晶须的自发生长195
12.5.1晶须的形态学195
12.5.2锡晶须生长驱动力的测量197
12.5.3锡晶须的生长动力学199
12.5.4焊点中电迁移引起的锡晶须生长200
12.6电迁移、热迁移和应力迁移中驱动力的比较201
问题203
参考文献203
第13章失效分析205
13.1引言205
13.2晶格移位与否导致的微观结构变化207
13.3失效统计分析209
13.3.1用于电迁移MTTF的Black方程209
13.3.2威布尔分布函数和JMA相变理论211
13.4电迁移、热迁移和应力迁移MTTF的统一模型212
13.4.1重新审视电迁移MTTF的Black方程212
13.4.2热迁移MTTF213
13.4.3应力迁移MTTF213
13.4.4电迁移、热迁移与应力迁移MTTF之间的联系213
13.4.5开放系统中其他不可逆过程的MTTF 方程214
13.5移动技术中的失效分析214
13.5.12.5D IC技术中薄弱环节的焦耳热增强电迁移失效214
13.5.22.5D IC技术中热串扰导致焦耳热引起的热迁移失效218
问题220
参考文献220
第14章电子封装可靠性中的人工智能222
14.1引言222
14.2事件的时间无关性转化222
14.3从平均微观结构变化到失效推导MTTF224
14.4小结224
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