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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