本书应用理论和实际经验并重，共分为五章。第1章概括介绍了集成电路高可靠封装体系框架；之后四章详细讲解了划片、粘片、引线键合和密封四大工序，每章都介绍相应工序的基本概念，并将该工序的重点内容、行业内关注的热点、常见的失效问题及产生机理，按照小节逐一展开。本书内容齐全，凝聚了多年的科研成果，更吸收了国内外相关科研工作者的智慧结晶，是目前关于集成电路高可靠封装技术前沿、详尽、实用的图书。
本书可作为电子封装工艺、技术和工程领域科研人员、高校师生及企业等相关单位科技工作者的重要参考书。
作者团队长期从事封装工艺技术研究、集成电路可靠性研究、失效分析、封装抗辐射加固技术研究和制造等工作。
对于高可靠集成电路，本书的内容既关注封测各工艺环节和检测技术的新近成果，又关注技术落地实践的经验总结，对国内相关研究有一定的参考价值。也希望本书可以助力我国芯片产业进一步发展和逐步成熟。
前 言
中国电子科技集团公司第四十七研究所（下面简称47所），始建于1958年，是从事集成电路、分立器件、微系统模块研制和生产的国家一类研究所，拥有设计、封装、测试、检验技术与能力。从我国第一颗人造卫星“东方红一号”上的晶体管，到国内第一个集成电路国防科技一等奖，47所人经过60余年在集成电路和分立器件领域的专注耕耘，积累了集成电路和分立器件设计、封装、测试等方面的许多经验，特别是在集成电路高可靠封装技术上形成了系统的理论和实践经验，为国防工业和微电子领域做出了重要贡献。
电子封装技术是一门新兴的交叉学科，涉及机械、焊接、材料、电气、化工等多个领域。做好集成电路的封装，不仅高度依赖结构设计、组装制造、仿真分析、可靠性评价、失效分析等实用工艺与方法，更对基础理论和基本原理等最本质、最核心的规律和机理的掌握有很高的要求。本书应用理论和实际经验并重，详细讲解划片、粘片、引线键合和密封高可靠电子封装四大工序，不仅凝聚了47所人多年来深耕工艺的科研成果，更是在阅读了近2000篇国内外相关领域专家的文献和著作基础上编写而成，吸收了行业内科研工作者的智慧结晶，并对所引用图、表进行了重绘，是目前国内介绍集成电路高可靠封装技术较为详尽、实用的一本书，可作为电子封装工艺、技术和工程领域科研人员、高校师生以及企业等相关单位科技工作者的重要参考书。全书共分为五章。第1章从总体上概括介绍了集成电路高可靠封装体系框架，介绍了高可靠封装领域的基本概念、电子封装发展历程、主要的封装外壳形式、国内外标准等。第2章介绍封装第一道工序———划片:先对划片工艺进行概述，重点介绍了划片刀的原理，讨论了划片崩边、分层的现象和影响因素，之后进一步介绍了激光划片方法以及未来划片技术的挑战。第3章介绍封装第二道工序———粘片:首先对粘片工序进行了概述，之后进一步从胶黏剂粘片和焊接芯片两个方面展开介绍。在胶黏剂粘片方面，介绍了导热胶粘接原理及主要失效因素;在焊接方面，介绍了润湿等焊接原理及焊接空洞等热点问题。第4章介绍封装第三道工序———引线键合:首先对键合工序进行了概述，之后从金丝键合和铝丝键合两方面分别介绍了两种主要的键合工艺及其质量评价方法，最后从金铝键合、焊盘起皮和热影响区三个行业内关注的热点问题分别开展了介绍和论述。第5章介绍封装第四道工序———密封:分别对金锡熔封、平行缝焊、储能焊和玻璃熔封四种密封方式展开介绍，指出了每种密封方式的优缺点、主要工艺过程、常见失效问题，分析了发生问题的原因，并提出了解决措施。最后，介绍了与密封工序相关的检测方法和仿真方法，包括封装热阻、气密性检测、X射线照相检测、水汽含量检测等。
全体编委在本书编写过程中付出了辛勤汗水，共同完成了本书的编写工作。华中科技大学陈明祥教授，为本书的撰写提出了大量非常宝贵的基础理论方面的意见。中国电科3所范茂军、航天科技513所刘国权、中国工程物理研究院电子工程研究所陈玮玮、航空601所倪敏杰、兵器工业248厂曹双喜、中船703所王元龙、中科院金属所曹丽华、兵器工业214所盛健等专家给本书的编写贡献了许多宝贵的经验。
由于编者水平有限，在编写本书的过程中难免存在错误和疏漏，敬请读者批评指正，对不完善的部分加以补充。期待通过不断完善，持续改进，共同提高。如有好的意见和建议，请发邮件到邮箱276012341@qq.com。
编 者
主编赵鹤然，在电子封装领域工作十余年；长期从事封装工艺技术研究、集成电路可靠性研究、失效分析、封装抗辐射加固技术研究等工作；作为项目负责人，主持项目两项；作为封装负责人，参与科研、生产项目10余项；被中国电子科技集团公司第四十七研究所评为2019年度优秀青年人才，2020年度优秀科技人才。
前言
第1章 概述 1
1.1 关键术语及含义 1
1.1.1 可靠性 1
1.1.2 高可靠 2
1.1.3 陶瓷封装 2
1.1.4 洁净室 2
1.1.5 质量等级 3
1.1.6 辐照加固保证（RHA） 3
1.1.7 二次筛选 3
1.1.8 失效分析（FA） 3
1.1.9 破坏性物理分析（DPA） 5
1.1.10 质量体系 6
1.1.11 统计过程控制（SPC） 6
1.2 电子封装技术的发展 6
1.2.1 摩尔定律 6
1.2.2 集成电路和混合电路 8
1.2.3 高可靠封装类型 8
1.2.4 金属封装类型 10
1.2.5 封装外形图及标注 11
1.3 封装工艺及检验 12
1.3.1 高可靠封装 12
1.3.2 检验 12
1.3.3 执行标准 13
1.3.4 美国标准 14
参考文献 15
第2章 划片 16
2.1 划片工艺概述 16
2.1.1 划片工艺介绍 16
2.1.2 划片方式 17
2.1.3 划片工艺步骤 19
2.1.4 机遇与挑战 22
2.2 划片刀及原理 23
2.2.1 划片刀组成 23
2.2.2 划片刀结构特点 23
2.2.3 划片刀切割机理 25
2.2.4 刀刃与线宽 26
2.2.5 刀片磨损 26
2.3 崩边、分层及影响因素 28
2.3.1 正面崩边 28
2.3.2 背面崩边 30
2.3.3 划片刀选型 32
2.3.4 砂轮转速 32
2.3.5 蓝膜粘接强度 32
2.3.6 晶圆厚度 33
2.3.7 冷却水添加剂 33
2.3.8 划片参数 34
2.4 激光切割 34
2.4.1 激光切割的优势 34
2.4.2 紫外激光划片 35
2.4.3 激光隐形划片 37
2.4.4 微水刀激光 38
2.5 划片工艺面对的挑战 38
2.5.1 超薄晶圆 38
2.5.2 低k介质晶圆 39
2.5.3 砷化镓 40
2.5.4 碳化硅 42
参考文献 43
第3章 粘片 45
3.1 粘片工艺概述 45
3.1.1 粘片工艺介绍 45
3.1.2 粘片工艺的选择 46
3.1.3 粘片质量标准———剪切强度 46
3.1.4 粘片质量指标———空洞率 47
3.2 导热胶粘片 47
3.2.1 粘接原理 47
3.2.2 导电胶的固化 48
3.2.3 玻璃化转变温度Tg 48
3.3 导电胶的特性 49
3.3.1 导电胶的组成 49
3.3.2 导电胶的导电原理 49
3.3.3 各向异性导电胶 49
3.3.4 导电性与粘接强度 50
3.3.5 水汽与导电性 51
3.3.6 固化温度与导电性 51
3.3.7 银迁移 53
3.4 粘接可靠性的失效模式与影响分析（FMEA） 53
3.4.1 FMEA 53
3.4.2 芯片粘接失效模式统计 54
3.4.3 芯片粘接FMEA表格的建立 55
3.5 导热胶的失效 56
3.5.1 吸湿与氧化腐蚀 56
3.5.2 裂纹和分层 56
3.5.3 蠕变 57
3.5.4 溢出胶量与应力 57
3.5.5 胶层厚度与应力 58
3.5.6 不良应力与导热胶粘接失效 59
3.5.7 保存与使用失效 59
3.6 芯片的堆叠与应力 60
3.6.1 多芯片堆叠 60
3.6.2 多层芯片堆叠应力集中 61
3.6.3 芯片的裂纹 62
3.6.4 爬胶与胶膜 62
3.7 焊接的基本概念 63
3.7.1 润湿 63
3.7.2 铺展 64
3.7.3 填缝 65
3.7.4 钎焊 65
3.7.5 软焊料 66
3.7.6 界面金属间化合物（IMC） 66
3.7.7 共晶 66
3.7.8 固溶体 67
3.7.9 相图 68
3.8 芯片焊接工艺 68
3.8.1 芯片焊接 68
3.8.2 共晶摩擦粘片 68
3.8.3 烧结粘片 68
3.8.4 多温度梯度粘片 68
3.9 典型焊料相图与性质 70
3.9.1 Sn-Pb合金 70
3.9.2 Au-Sn合金 71
3.9.3 Au-Si合金 72
3.9.4 Au-Ge合金 73
3.10 真空烧结粘片 73
3.10.1 真空烧结的含义 73
3.10.2 烧结温度曲线 74
3.10.3 焊料熔融时间 75
3.10.4 烧结过程中的气氛 76
3.10.5 烧结过程中的还原气体 78
3.10.6 烧结过程中的焊接压力 79
3.11 芯片焊接失效模式 81
3.11.1 失效模式分析 81
3.11.2 芯片脱落失效原因及采取措施 82
3.11.3 粘接空洞失效原因及采取措施 82
3.11.4 内部气氛不合格原因及采取措施 83
3.12 焊接空洞 83
3.12.1 焊接空洞的标准 83
3.12.2 氧化对空洞的影响 84
3.12.3 助焊剂选型与空洞 84
3.12.4 焊接工艺与空洞率 84
3.12.5 真空度与焊接空洞 85
参考文献 86
第
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