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第1章　概论1

1.1　微电子封装技术1

1.1.1　三级微电子封装2

1.1.2　微电子封装技术的发展3

1.2　微电子功率器件及封装的进展和趋势6

1.2.1　分立器件封装的发展趋势6

1.2.2　功率集成电路封装的进展8

1.2.3　功率系统级封装／三维封装的进展8

1.3　建模与仿真在半导体产业中的作用9

1.4　微电子封装建模与仿真的进展9

参考文献13

第2章　微电子封装的热管理模型15

2.1　封装中的热管理15

2.1.1　热管理概述15

2.1.2　热管理的重要性15

2.1.3　热管理技术16

2.2　热传导原理和封装热阻18

2.2.1　传热学基础18

2.2.2　封装热阻20

2.2.3　封装热阻的工业标准23

2.2.4　封装热阻的测试23

2.3　JEDEC标准、元器件与电路板系统23

2.3.1　JEDEC标准23

2.3.2　元器件与电路板系统24

2.4　稳态与瞬态热分析25

2.4.1　BGA封装结构26

2.4.2　BGA的有限元模型27

2.4.3　BGA的稳态热分析28

2.4.4　BGA的瞬态热分析28

2.5　封装中的热设计方法30

2.5.1　SOI芯片的传热分析30

2.5.2　热网络法34

2.5.3　分析结果比较35

2.6　功率芯片的热分析仿真与测试对比36

2.6.1　功率芯片的热测试36

2.6.2　功率芯片的热分析仿真38

2.6.3　结果比较42

参考文献42

第3章　微电子封装的协同设计及仿真自动化44

3.1　协同设计及仿真自动化的介绍44

3.2　湿气分析理论46

3.2.1　湿气扩散分析46

3.2.2　湿气膨胀应力分析48

3.2.3　蒸汽压力分析50

3.2.4　等效热应力分析52

3.3　微电子封装仿真自动化系统53

3.3.1　工程应用实例——热传导和热应力分析55

3.3.2　工程应用实例——湿气扩散和湿应力分析60

3.3.3　工程应用实例——蒸汽压力分析61

3.4　MLP 6×6封装模型的仿真实验设计（DOE）63

参考文献65

第4章　微电子封装热、结构建模中的基本问题67

4.1　界面韧性问题67

4.1.1　测量界面韧性的相位角方法69

4.1.2　聚合物-金属界面的界面失效与黏结失效分析72

4.1.3　湿气对界面黏结与裂纹失效的影响80

4.2　导电胶的失效包络线的表征分析83

4.3　导电胶的疲劳行为问题87

4.3.1　试验方案88

4.3.2　试验分析90

4.3.3　疲劳寿命预测92

4.3.4　疲劳失效机理95

4.4　锡球合金的蠕变行为分层建模与仿真96

4.4.1　分层建模97

4.4.2　小尺度模型97

4.4.3　大尺度模型99

4.5　一种计算混合应力强度因子的积分方法102

4.5.1　断裂参数103

4.5.2　交互积分104

4.5.3　域积分105

4.5.4　数值验证107

参考文献109

第5章　微电子封装模型、设计参数与疲劳寿命112

5.1　三维与二维有限元模拟的比较112

5.1.1　有限元模型112

5.1.2　有限元分析结果的对比114

5.1.3　三维与二维有限元分析结果的比较114

5.2　芯片尺寸的设计参数116

5.3　PCB尺寸对倒装芯片翘曲的影响121

5.4　设计材料参数的选取123

5.5　封装设计对疲劳寿命的影响125

5.5.1　疲劳寿命预测方法126

5.5.2　试验分析127

5.5.3　MicroBGA和CSP设计模型的评估128

参考文献130

第6章　微电子封装组装过程的建模132

6.1　封装组装过程的介绍132

6.2　前道装配工艺建模134

6.2.1　晶圆薄化技术134

6.2.2　晶圆薄膜加工过程139

6.2.3　探针电测141

6.2.4　芯片拾取过程147

6.2.5　芯片贴装过程150

6.2.6　引线键合过程158

6.3　后道装配工艺建模163

6.3.1　注塑成型163

6.3.2　封装器件分离166

6.4　封装组装过程对产品可靠性的影响168

6.4.1　热循环和功率循环的影响168

6.4.2　尺寸变化的影响175

参考文献180

第7章　微电子封装可靠性与测试建模182

7.1　封装可靠性和失效分析182

7.2　预处理测试的建模183

7.2.1　塑料封装的吸湿问题183

7.2.2　预处理建模实例184

7.3　热循环试验建模185

7.3.1　叠层芯片球栅阵列尺寸封装模型介绍186

7.3.2　模型边界条件及热循环加载条件186

7.3.3　寿命预测方法实现187

7.3.4　结果分析188

7.4　功率循环试验建模191

7.4.1　芯片尺寸封装模型的介绍191

7.4.2　基于流体力学对流系数公式的热分析模拟192

7.4.3　基于经验对流系数公式的热分析模拟194

7.4.4　CSP热应力应变分析及疲劳寿命预测195

7.5　跌落试验建模196

7.5.1　显式模型与隐式模型196

7.5.2　Input-G模拟方法196

7.5.3　模拟过程与结果197

7.5.4　参数研究199

7.6　弯曲试验建模200

7.6.1　基本理论201

7.6.2　模拟过程202

7.6.3　模拟结果203

7.7　封装体分层建模207

7.7.1　基本的分层公式207

7.7.2　多重裂纹的有限元建模208

7.7.3　模拟结果分析209

7.8　芯片钝化表层的开裂分析212

7.8.1　模型结构213

7.8.2　钝化层的开裂问题分析213

参考文献216

第8章　高级建模与仿真技术218

8.1　高级建模与仿真技术介绍218

8.1.1　单元的生死技术218

8.1.2　子模型技术219

8.1.3　用户可编程特性221

8.2　多物理场耦合建模（直接耦合和间接耦合）225

8.2.1　耦合场分析的定义225

8.2.2　耦合场分析的类型225

8.3 电迁移仿真——原子散度法（AFD）227

8.3.1　电迁移简介227

8.3.2　基于AFD法的互连系统仿真理论228

8.3.3　AFD法的计算流程230

8.3.4　金属互连的电迁移分析结果230

8.4　电迁移仿真——原子密度积分方程234

8.4.1　原子密度重分布算法234

8.4.2　算法验证236

8.4.3　迁移空洞演化算法238

8.4.4　SWEAT结构的电迁移研究239

8.4.5　CSP结构的电迁移研究244

参考文献247