前言

众所周知，当前集成电路产业发展正面临着多层面的各种挑战和机遇。纵观集成电路产业的发展现状，无论从材料、技术、工艺、设备的发展水平，还是从整个产业的市场需求来看，特别是在包括5G技术在内的各种智能技术和应用蓬勃发展的当下，半导体集成电路产业即将迈入爆发式发展的历史时期。作为集成电路广大从业者中的一个群体，而对产业内诸多的机遇和可能，尤其是在产业链上下游供应关系日益复杂的情况下，掌握核心原材料和技术的自主创新能力变得越来越重要，所以我们有责任和义务为集成电路事业的发展和创新进献微薄之力，这也是我们编写本书的初心所在。

本书的核心内容主要围绕芯片先进封装的工艺技术及其改进两个维度展开，包括当前集成电路封装领域几种主流封装工艺的介绍和基于芯片2.5D/30先进封装技术的改进及发展趋势的介绍。本书聚焦BGA、Flip Chip、Fan-In、Fan-Out、SiP、Bumping、TSV等核心工艺技术，结合我们在半导体材料和芯片封装制造两大产业领域多年的生产实践，为广大读者呈现一本既包含理论技术又突显产业实践经验的专业技术书籍。希望本书能为集成电路产业内广大工程技术专家、从业人员积极地投入和椎动产业的发展与创新，通过行业内的技术互通、交流和分享共同提升产业的科创能力而抛砖引玉。

本书适合国内高等院校半导体、微电子类专业的本科、研究生阶段的学生学习参考，也适合集成电路产业研究机构各级科研院所和部门的工程技术人员、产业分析研究人员参考，更适合集成电路产业链上下游实体企业的工程技术和经营管理人员参考。我们希望本书能为读者的学习和工作提供一定的帮助，同时热诚欢迎广大读者针对本书给予指正和赐教，进一步促进和激励我们持续编写和出版集成电路产业技术类书籍。

最后，特别感谢创智机构董事长姚成先生的大力指导；特别感谢深圳市创智成功科技有限公司、江苏矽智半导体科技有限公司（南通）的同仁贡献技术支持，将他们宝贵的工艺技术经验融汇于本书中；特别感谢香港创智科技有限公司提供的技术支持与帮助；特别感谢暨南大学出版社以敏锐的创新意识、突出的专业能力，用最快的速度将本书展现在读者面前。

编委会

2019年9月28日

芯片先进封装测试是半导体产业链中的重要环节，其投资体量大、市场需求大、技术门槛高、发展速度快，是世界各国迈向高科技领域及产业升级发展的必经途径。

在人工智能、自动驾驶、卫星高铁、5G网络、物联网、消费型电子产品等新兴产业新兴需求的蓬勃发展下，对于芯片高性能、小尺寸、高可靠性和低功耗的要求进一步提高。在终端技术升级以及生产良品率要求的驱动下，IC设计与晶圆制造厂家越来越多的渗透进入先进封装领域，促进整个产业链条深度合作资源整合。因此，芯片先进封装作为近期产业链中异常活跃的技术创新环节，在存储芯片、逻辑芯片、图像芯片、功率芯片、MEMS芯片等各类芯片制造以及系统性集成的组合工艺在先进封装段呈现百家争鸣、百花齐放的景象。大量的创新型工艺技术在该环节涌现，使各种功能芯片性能更进一步提升，同时能够在更小的封装结构中得以高度集成，大大推进了芯片产业的发展。

与相对成熟的IC封装不同，中国的芯片先进封装产业起步较晚，产业基础较薄弱，产业生态链严重依赖国外进口，在日趋紧张的国际局势下，中国亟需在核心技术人才、材料技术、设备技术、工艺技术等多领域全面发力，打破垄断，实现产业的自主发展和创新突破。

本书作为芯片先进封装技术概论，从晶圆级封装制造及关键技术、当前主流制造工艺、未来趋势以及发展应用前景等角度，全面介绍该产业新制造技术概貌，深入浅出，视野开阔，图文并茂。本书内容对政策制定者来说，可以更清晰地了解产业概貌，更精准地制定产业政策；对于高等院校、科研机构师生来说,本书具有教程功能及参考价值；对于芯片制造及其他集成电路产业链相关领域的工程技术人员，可以更好地帮助他们了解这个领域当前的工艺技术概貌；对于投资者，可以更好地了解产业发展现状及趋势，把握投资方向，制定投资策略。最后，热诚地希望本书能给各个层面的读者带来帮助和收益。

    《芯片先进封装制造》一书从芯片制造及封装的技术和材料两个维度，介绍并探讨了半导体封装产业半个多世纪以来的发展、现状和未来趋势，其中详细说明了现今集成电路封装主流工艺、先进封装技术的改进等，可谓作者多年在半导体材料和芯片封装制造两大产业领域的生产实践总结。本书对相关专业师生和从业人员从整体上把握先进封装技术有一定的价值。

    姚玉，毕业于加拿大英属哥伦比亚大学，博士学历。现任香港创智科技有限公司董事长，深圳市创智成功科技有限公司副董事长，江苏矽智半导体科技有限公司副董事长（主营芯片快件制造业务）。多年来专注于半导体先进封装制程材料、工艺及理论的研究，对于半导体先进封装中运用的多种关键的镀层材料以及制程的工艺整合及管理有着丰富的经验。

    周文成，毕业于中国台湾成功大学矿冶及材料工程研究所，硕士学历。曾任国际知名半导体封测厂高级工程技术管理人员。长期从事半导体行业技术研究工作，对芯片先进封装具有扎实的理论功底和丰富的研发经验。

前  言

1. 芯片制造与封装

1.1 概述

1.2 芯片的主要制造工艺

1.2.1 硅片的制造 工 艺

1.2.2 晶圆的制造工艺

1.3 何谓芯片封装

1.4 芯片封装的功能作用

1.5 电子封装的层级分类

1.6 芯片封装的制造工艺

2. 先进封装技术

2.1 概述

2.2 硬质载板球栅阵列芯片封装

2.2.1 BGA在引线键合工艺中的应用

2.2.2 BGA在倒装芯片工艺中的应用

2.2.3 引线键合双面BGA载板的制造工艺

2.2.4 引线键合四层BGA载板的制造工艺

2.2.5 无核心板BGA载板的制造工艺

2.2.6 倒装芯片封装载板的制造工艺

2.3 软质载板芯片封装

2.3.1 软质BGA载板的制造工艺

2.3.2 TCP在芯片封装中的应用

2.4 无载板芯片封装

2.4.1 扇入型封装工艺

2.4.2 扇出型封装工艺

2.5 芯片封装的可靠性测试

3. 先进封装技术改进

3.1 概述

3.2 芯片的系统集成封装工艺

3.2.1 SiP与SoC的对比

3.2.2 SiP的分类

3.2.3 SiP的应用

3.3 2.5D封装的关键工艺

3.3.1 铜柱凸块简介

3.3.2 金凸块简介

3.4 3D封装的关键工艺

3.4.1 CIS的TSV封装工艺

3.4.2 3D TSV封装工艺

3.4.3 TSV的电镀铜工艺

3.5 板级封装工艺

3.5.1 板级封装简介

3.5.2 板级封装工艺介绍

3.5.3 板级封装面临的挑战

4. 先进封装未来趋势

4.1 概述

4.2 芯片封装技术的发展趋势

4.2.1 芯片封装的发展历程

4.2.2 芯片封装的技术发展趋势

4.2.3 芯片封装的尺寸发展趋势

4.2.4 芯片封装的功能发展趋势

4.2.5 芯片封装的材料发展趋势

4.3 芯片封装与环境保护

芯片封装常用名词英汉对照表

参考文献