神经 神 大脑 情报收集 信息储存 信息处理 信息指令 网络
耳—听觉 眼—视觉 嘴—味觉 鼻—嗅觉 皮肤—触觉
血液系统（与动物类似）
血管网络 心脏

血管网络
营养输送 供热散热 垃圾处理
构成人类社会的两大系统
高度发达
信息 信息 网络

人类社会 工人 农民 知识分子 学生 商人 军队
印刷板上组装 仪器设备组装
仪器设备内互连 1000微米
微电子制造前道工程——芯片的制造
微电子制造后道工程——芯片的封装
印刷线路板上的组装
表 面 贴 装 法 引 脚 插 入 法
QFP/BGA等
焊浆印刷
贴 装
再流焊
电路基板
再流条件 235+-5℃,10sec
DIP等
插 装
波峰焊
完成后
电路基板 焊料环流 液态焊锡温度 約240℃
信息化的重要性
人体


血液循环系统： 能量供给、供热散热 营养供给、废物排放 神经网络系统 控制肌肉活动 协调组织器官 接受外来情报 测知环境变化
人体中的两大系统

执行器官 嘴—吃喝、表达 鼻—呼吸 手—动作 脚—动作
神经系统（高度发达）
神经 神 网络

感知器官

200 150 100 50 0 1990 1995
信息产业
汽车工业 钢铁工业
2000
2005
信息产业构成
信息产业
信息的处理与应用 信息的载体与传输

因特网 银行管理 电子商务 等等

计算机 手机 电视机 等等
应用软件 设计
电子产品 制造
信息产业与微电子制造

如果把信息产业看作摩天 大厦的话 那么电子制造 大厦的话，那么电子制造 就是使这座大厦得以顶天 立地的基石。

信息高速膨胀 信息快速传递 信息成为工作 信息改变人类
信息化社会 —— 在政治、商业，甚至个人生活在内的人类生 存的一切领域，以信息的获取、加工、传递和分配为基础的一 种人类文明。 种人类文明 与以往工业化文明相比，信息化不是关于物质和能量的转换 过程，而是关于时间和空间的转换过程。
电路的形成——多层布线与互连
6kA SIN 10kÅ HDP Met 6 Met 5 Met 4 Met 3 Met 2 M 1 Met P+ N-Well P+ N+ P-Well N+
Au Wire Chip
PCB
Substrate Solder Paste
电子封装中的各种互连
引线框架型，引线键合
B
器件原理
C
芯片制造
微电子材料
D
电子封装
可靠性
电子封装
封装结构与功能 制造工艺与材料特性
可靠性
失效与材料的关系 可靠性测试技术
微电子制造知识构成
材料科学与工程：20% 材料基础 材料物理与化学 材料物 与化学 材料选择、加工与失效分析 设计与制造学科：~25% 25%
微电子学 微互连与电子制造 精密成型(形)制造, 检测技术 封装制造中的基础热问题 封装器件和系统的热设计和热管理
能量供给 散热系统
仍然包含两大系统
电子产品与人体是何等相似

执行器官 嘴—吃喝、表达 鼻—呼吸 手—动作 脚—动作
神经系统 （高度发达）
神经 神 网络

感知器官
神经 神

大脑 情报收集 信息储存 信息处理 信息指令
网络
耳—听觉 眼—视觉 嘴—味觉 鼻—嗅觉 皮肤—触觉
功能材料技术
高分子材料、金属材料、 陶瓷材料 光电材料 陶瓷材料、光电材料
可靠性评价技术 靠性 价技术
应力分析、接点分析、 回路检测、无损测定等
微电子技术
各种 膜技术 各种成膜技术
化学法、溅射法、电镀 法、复合法
微加工成形技术
光刻成形技术、冲压成形 技术、注塑成形技术
键合 连接技术 键合、连接技术
金线键合技术、低温焊接技术、 布线技术
球珊阵列 引线键合 球珊阵列，引线键合
QFN，引线键合 球珊阵列，芯片倒装，凸点键合
带载，芯片倒装，凸点键合
印刷线路板上的各种互连
DIP
PGA
QFP、SOP
BGA
电子封装中的3维互连技术
Overmold Flash Spacer xRAM WB Logic Silicon Package to Package Interconnect
P-Si
Vg
基极（Vsub） substrate
Vs Vsub
Vd
Vs
Vd
目前集成电路基本单元的尺寸-三极管
MOS的断面照片
电子互连在微电子产品中的作用
互连作用
Au Wire Chip
Solder Plated Lead
DIE
Chip
PCB
Substrate
PCB
Solder Paste Solder Ball Solder Joint
血液系统
血管网络 心脏

血管网络
营养输送 供热散热 垃圾处理
手机系统概略图
微电子产品的基本构成
电子产品核心—集成电路
集成电路

晶体管（脑细胞） 二极管、三极管

电路（神经网络） 各种布线、各种互连
高度集成
集成电路基本单元—MOS三极管
引出栅极（Vg） gate N型隧道（电子隧道） 引出源极（Vs） source N-Si 源极
微电子技术 （硬件部分）
芯片封装技术
微米级：20-500μm
设备等组装技术
手机、电脑、DVD等
各种应用软件技术
信息处理、程序编辑、
电路板组装技术
毫米级：0.2-5mm
整个微电子技术的主要构成（要素分类）
设计技术
膜特性、电气特性、热特 性 结构特性等设计 性、结构特性等设计
半导体制造技术
单晶硅制造、半导体参杂技 术 精密研磨技术 术、精密研磨技术、
(Sharp)
(Intel)
Package-In-Package (PIP)
Potential Memory Ball Field Overmold #2
F ld d Stackable Folded St k bl Chip Chi Scale S l Package P k (FSCSP)
Overmold Adhesive
专业技术基础 ~60%
传热与优化：5%
自然科学基础 课(高数、物理、 化学、计算机、 外语等)
可靠性与质量管理：5%
● ●
~40%
封装连接的可靠性 器件的可靠性
微电子制造技术的特点
是一门将产品如何做小、做精的学问； 属于多学科交叉，需要掌握广泛的背景知识 虽对材料有特殊要求，但材料基础是相通的 虽对材料有特殊要求 但材料基础是相通的 技术发展速度快，新技术不断涌现 对制造环境与材料可靠性有特殊要求
Flash Spacer xRAM Spacer WB Logic Silicon Overmold #2 Flex substrate
Package to Package Interconnect
(Intel)
(Intel)
Intel的3维叠层互连技术
电子产品（集成电路）制造技术
硅片制造 半导体芯片 半导体 片 电子封装 晶体管制造与互连 晶体管制 与 60-500纳米 封装体内互连 20-500微米 基板上互连 100-1000微米
课程基本要求
授课方式： 课件与实物讲解相结合 教学与科研相结合 基础知识与发展前沿同时兼顾 课堂纪律： 出勤率达不到60% ，无成绩 成绩考核： 总成绩 = 出勤情况+平时作业+期末考试
授课团队
主讲： 李 明 参与： 胡 胡安民 高立明
mingli90@ i li90@ jt d huanmin@ lmgao@
李
明
丁冬雁
胡安民
高立明
凌慧琴
杭弢
我们的全家福
主要参考书
1.《微电子制造科学原理与工程技术》
（ 美 ） Stephen A. Campbell 著 ， 曾 莹 等 译 ， 电 子 工 业 出 版 社 ， 2003.4出版。
2.《VLSI制造技术》
庄达人 编著，（台湾）高立图书有限公司， 1995.7出版。
3. 《电子封装材料与技术》
[美]CHARLES.A.HARPER主编,中国电子学会电子封装专委会译校， 化学工业出版社,2006.3
4 《电子封装工程》 4.
田民波 编著，清华大学出版社，2003.9出版。
5 其他有关的微电子学术杂志和书籍 5.
课程主要内容
第一部分 课程导论 第二部分 芯片制造 第三部分 电子封装 第四部分 电子电镀
现代微电子封装材料及封装技术
第1部分 课程导论 李 明
材料科学与工程学院
课程背景、目的与要求 信息化社会与微电子产品 微电子产品的核心 基本制造过程与知识构成 微电子制造产业特点
信息社会与电子产品的关系
信息化生活
什么是信息化社会？

生活信息化 管理信息化 交通信息化 商务信息化
特
SiO2 绝缘膜 Vg = 0时
性
多晶体-Si栅极
源极与漏极间， 引出漏极（Vd） 由于NPN结的作用 drain 无电流通过。 N-Si 漏极 Vg > 0，但较小时 栅极与P-Si的 界面间产生正孔的 空乏层，无电流通 过。 Vg V > 0 ，且较高时 Vg 且较高时 栅极与P-Si的界 面间形成电子富集 层（电子隧道） 层（电子隧道）， 源极与漏极连通， 电流通过。