本書首先介紹集成電路制造技術,包括IC工藝、晶圓制程、芯片制程、封裝制程;其次論述微電子封裝技術,包括引線鍵合式芯片疊層、硅通孔(TSV)芯片疊層、晶圓級芯片封裝、載體疊層、MEMS(微電子機械系統)、板級立體組裝;接著系統介紹實用表面組裝技術(SMT),包括PCB設計仿真和檢測、SMT工藝、SMT產品制造、SMT微組裝設備;最后論述微電子組裝技術,包括BGA、FC、MCM、PoP、光電子。
國際電子制造技術正向微電子制造技術方向高速發展,已成為電子產品的核心技術。微電子制造技術包括集成電路制造技術、微電子組裝技術和微電子封裝技術,是集當今世界最先進科技成果于一體的綜合性交叉性邊緣學科,是龐大和復雜的系統工程和綜合技術。微電子制造技術已成為電子產品的核心技術。因此,培養一大批滿足科技和制造業發展需要的、掌握先進電子制造技術的、具有創新意識和實踐能力的高素質專業人才已變得極為迫切。
微電子制造技術包括集成電路制造技術、微電子封裝技術和微電子組裝技術。微電子封裝技術的基礎是集成電路制造技術,重點發展方向是三維立體封裝技術和微機電系統。微電子組裝技術的基礎是SMT,實現了IC器件封裝和板級電路組裝這兩個電路組裝階層之間技術上的融合,重點發展方向是器件封裝與SMT自動化設備的緊密結合。
本書首先介紹集成電路制造技術,包括IC工藝、晶圓制程、芯片制程、封裝制程;其次論述微電子封裝技術,包括引線鍵合式芯片疊層、硅通孔(TSV)芯片疊層、晶圓級芯片封裝、載體疊層、MEMS(微電子機械系統)、板級立體組裝;接著系統介紹實用表面組裝技術(SMT),包括PCB設計仿真和檢測、SMT工藝、SMT產品制造、SMT微組裝設備;最后論述微電子組裝技術,包括BGA、FC、MCM、PoP、光電子。讀者學習完本書希望能對現代微電子制造技術的產品設計、制造工藝及裝備等相關理論、方法、技術和最新發展有一個全面而系統的認識。
本書內容翔實,論述深入淺出,結合“微電子IC制造虛擬仿真培訓平臺”,配有大量實例和實訓,各章均備有較多的習題。本書可作為職業院校和高等院校的微電子技術相關專業的專科、本科和研究生的教材,也可作為電子制造工程師的參考書和電子企業教育培訓的教材。
本書由西南交通大學龍緒明主編,參加編寫的還有閏明、黃昊、顧曉清、李巍俊、詹明濤、董健騰、曹宏耀、崔曉璐、胡少華、呂文強、朱舜文、曾弛鶴、李文韜、龍震。全書由四川省電子協會SMT專委會審定。由于微電子制造技術發展迅速,加上編寫資料有限,差錯和不足之處在所難免,歡迎廣大讀者批評指正。
四川省電子協會SMT專委會
廣東省電子協會SMT專委會
秘書長蘇曼波
2016年6月
龍緒明,西南交通大學教授,常州奧施特公司總經理,四川SMT專委會副主任,廣東SMT專委會顧問。從事電子制造研發三十余年,產業化項目4項,專利3項,軟件著作權5項,專著7部,論文60余篇。
第1章 概論 1
1.1 先進電子制造技術體系 1
1.2 微電子制造技術 3
1.3 微電子IC制造虛擬仿真培訓平臺 5
第2章 經典集成電路制造工藝 8
2.1 集成電路的類別和封裝 8
2.1.1 集成電路的類別 8
2.1.2 集成電路的封裝 10
2.2 經典IC制造工藝 17
2.2.1 硅外延平面晶體管工藝流程 17
2.2.2 TTL晶體管工藝流程 19
2.2.3 MOS晶體管工藝流程 20
2.2.4 LED芯片制造 22
2.2.5 太陽能電池組件制造 26
2.3 經典IC制造工藝實訓 28
習題 30
第3章 IC晶圓制程 32
3.1 晶圓制造過程 32
3.2 直拉單晶工藝 32
3.3 單晶硅的加工 35
3.4 晶圓制造實訓 38
習題 41
第4章 IC芯片電路制造技術 43
4.1 IC芯片電路制造方法比較 43
4.2 氧化擴散 49
4.2.1 二氧化硅膜 49
4.2.2 氧化工藝 50
4.2.3 擴散工藝 55
4.3 光刻 60
4.3.1 光刻基本原理 60
4.3.2 光刻工藝 62
4.3.3 曝光 67
4.4 薄膜氣相沉積工藝 75
4.4.1 化學氣相沉積 75
4.4.2 物理氣相沉積 77
4.4.3 外延 81
4.5 金屬化、平坦化和清洗 85
4.5.1 金屬化 85
4.5.2 平坦化 86
4.5.3 化學濕法清洗(RCA) 87
4.6 掩模版 89
4.6.1 計算機輔助制版設計CAD 90
4.6.2 掩模版制造 93
4.7 IC芯片制程實訓 96
4.7.1 IC芯片電路制造方法和芯片制程工藝流程 96
4.7.2 芯片制造設備 97
習題 101
第5章 IC封裝制程 106
5.1 電子封裝分級 106
5.2 集成電路封裝制程 107
5.2.1 晶圓減薄和切割(劃片)技術 108
5.2.2 芯片的貼裝與引線鍵合 114
5.2.3 IC外殼封裝 114
5.2.4 測試 118
5.2.5 物料轉換 121
5.3 芯片的安裝與互聯技術 122
5.3.1 芯片鍵合技術 123
5.3.2 芯片貼裝 135
5.4 IC封裝制程實訓 140
5.4.1 IC封裝方法和工藝流程 140
5.4.2 IC封裝設備 142
習題 144
第6章 微電子封裝技術 147
6.1 微電子封裝類型 147
6.2 器件級三維立體封裝技術 149
6.2.1 器件級封裝類型 149
6.2.2 引線鍵合式疊層技術 152
6.2.3 穿透硅通孔(TSV)封裝 157
6.2.4 晶圓級芯片封裝 161
6.3 系統級立體封裝技術 166
6.3.1 系統級立體封裝 166
6.3.2 MEMS微電子機械系統 171
6.4 微電子封裝制程實訓 179
6.4.1 器件三維疊層封裝 179
6.4.2 系統立體封裝技術 183
習題 186
第7章 表面組裝技術(SMT) 188
7.1 印制電路板(PCB)設計 188
7.1.1 PCB設計基本原則 188
7.1.2 PCB設計實訓 190
7.2 SMT工藝 194
7.2.1 組裝方式和工藝流程 194
7.2.2 SMT工藝設計和產品制造 198
7.3 微組裝SMT設備 204
7.3.1 絲印機 204
7.3.2 點膠機 210
7.3.3 貼片機 216
7.3.4 回流焊 232
7.3.5 AOI檢測技術 238
習題 241
第8章 微電子組裝技術 247
8.1 微組裝技術的發展 247
8.2 BGA、CSP制造和組裝技術 248
8.2.1 BGA制造技術 248
8.2.2 BGA組裝工藝 253
8.2.3 CSP組裝技術 255
8.3 倒裝芯片(FC)技術 258
8.3.1 倒裝芯片制造技術 258
8.3.2 倒裝芯片組裝技術 261
8.4 MCM技術 265
8.4.1 MCM的特點、類型和結構 265
8.4.2 MCM制造技術 267
8.5 PoP疊層封裝 273
8.5.1 PoP封裝結構 273
8.5.2 堆疊封裝(PoP)工藝 275
8.6 光電路組裝技術 279
8.6.1 光電子組裝的類型和階層 279
8.6.2 光SMT器件封裝基本結構和裝配 281
8.7 微電子組裝實訓 283
8.7.1 微電子組裝工藝 283
8.7.2 SMT組裝技術 288
習題 289
參考文獻 291