IC的3D集成正在席卷整个半导体行业。它已经影响到了芯片供应商、无晶圆厂的设计公司、晶圆厂、集成器件制造商、外包半导体组装和测试、基板、电子制造服务、设计制造商、设备制造商、材料和设备供应商、大学和研究机构，吸引来自世界各地的研究人员和工程师在会议、讲座、研讨会和论坛中交流学习，展示他们的发现，寻找解决方案并规划他们的未来，推动行业建立IC的3D集成的标准、基础和生态系统。
这是一场完美的风暴，研究人员和公司都认为摩尔定律很快就会谢幕，而IC的3D集成将会是下一个热点。为了对未来做好准备并拥有竞争优势，他们一直在为IC的3D集成投入大量的人力和物力。IC的3D集成被定义为在三维空间中通过硅通孔（Through Silicon Via，TSV）和微凸点堆叠薄芯片/转接板，以实现高性能、高密度、低功耗、宽带宽、小尺寸和轻量化。因此，TSV、薄晶圆/芯片拿持、微凸点、组装和热管理是IC的3D集成中最重要的关键技术。
然而，对于大多数实践工程师和管理人员以及科学家和研究人员来说，TSV、薄晶圆强度测量和拿持、微焊料凸点加工、再分布层（Redistribution Layer，RDL）、转接板、芯片-晶圆键合、晶圆-晶圆键合、组装、热管理、可靠性,以及包含发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）、微机电系统（Microelectromechanical System，MEMS）和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS）图像传感器（Contact Image Sensor，CIS）的IC的3D集成还没有得到很好的理解。因此，无论是在工业界还是在研究机构，都迫切需要编写一本内容全面的书籍，介绍这些关键技术的知识现状。本书的写作目的是让读者能够快速了解解决问题方法的基础知识，并理解在做出系统级决策时所要进行的折中。
本书共14章，讲述10个主要主题，第1章为半导体IC封装的3D集成；第2章为硅通孔建模和测试；第3章为用于薄晶圆拿持和应力测量的应力传感器；第4章为封装基板技术；第5章为微凸点：制造、组装和可靠性；第6、7、8章分别为3D Si集成，2.5D/3D IC集成，以及采用无源转接板的3D IC集成；第9章为2.5D/3D IC集成的热管理；第10章为嵌入式3D混合集成；第11、12、13章分别为LED、MEMS和CIS与IC的3D集成；第14章为3D IC封装。
第1章简要讨论了IC的3D封装、IC的3D集成和Si的3D集成，介绍了TSV时代之前和之后的供应链以及TSV大批量制造CIS和MEMS产品的现状。
第2章介绍了一种通用TSV结构的高频电学分析模型和方程，这些方程已在频域和时域中得到验证。此外，还提供了通用TSV的等效热传导率方程，这些方程已通过TSV结构的3D仿真得到验证。最后，讨论了Cu填充TSV的Cu胀出和排除区。
第3章详细介绍了压阻式应力传感器的设计、制造和校准，探讨了应力传感器在薄晶圆拿持中的应用。此外，还介绍了应力传感器在晶圆凸点制造中的应用。最后介绍了应力传感器在嵌入式超薄芯片跌落试验中的应用。
第4章介绍了IC倒装芯片的2.5D/3D集成应用中的封装基板和积层，还提供了无芯封装基板。最后，讨论了具有积层的封装基板的最新进展。
第5章讨论了晶圆凸点加工、组装和焊料凸点在25μm、20μm和15μm间距下IC的3D集成的可靠性。对于每种情况，都会检查测试结构、焊料、凸点下金属(Under Bump Metallurgy，UBM）、组装条件、底部填充和可靠性评估。
接下来的三章专门介绍3D Si集成、2.5D/3D IC集成和采用无源转接板的3D IC集成。第6章介绍了3D Si集成的概述、展望和挑战。第7章讨论了3D IC集成的潜在应用，如存储器芯片堆叠、宽I/O存储器或逻辑、宽I/O动态随机存取存储器（Dynamic Random-Access Memory，DRAM）或混合存储器立方（Hybrid Memory Cube,HMC）、宽I/O 2和高带宽存储器（High Bandwidth Memory，HBM）以及宽I/O接口（2.5D IC集成）。此外，还详细介绍了TSV和RDL的制造。最后，讨论了各种薄晶圆的拿持方法。第8章介绍了三种不同结构的无源转接板的3D IC集成。对于每个结构，提供了转接板和RDL的制造以及转接板两侧芯片的最终组装。
第9章介绍了 2.5D/3D IC集成的热管理,提出了一种新的设计方案，该方案由顶部带有芯片/散热片的转接板和底部带有或不带有热沉的芯片组成。此外，还提供了2.5D和3D IC之间的热性能比较。最后，介绍了一种由TSV转接板和嵌入式微通道组成的热管理系统。
第10章介绍嵌入式3D混合集成，研究了使用光波导和嵌入式板级光互连的印制电路板，提出了一种嵌入式3D混合集成系统。最后，提出了一种带有应力消除间隙的半嵌入式TSV转接板。
接下来的三章专门介绍LED、MEMS和CIS与IC的3D集成，第11章介绍了Haitz定律的现状和前景以及LED产品的四个关键部分。此外，还介绍了2.5D/3D IC和LED的集成。最后，介绍了3D IC和LED的集成的热管理。第12章介绍了3D IC和MEMS集成的十种不同设计和组装工艺。此外，还提供了MEMS 3D 封装与焊料的低温键合。最后，介绍了先进的2.5D/3D IC和MEMS IC的最新发展。第13章介绍了前照式（Front-Illuminated，FI）CIS和后照式（Back-Illuminated,BI）CIS之间的区别。讨论了 CIS和IC的3D集成的两个例子（一个是芯片-晶圆的键合；另一个是堆叠晶圆的键合）。
第14章介绍了3D IC封装，包括通过引线键合的芯片堆叠、叠层封装、扇入晶圆级封装、扇出嵌入式晶圆级封装和嵌入式（刚性和柔性）板级封装。
本书针对的读者群体包含三类：那些打算研究和开发IC的3D集成关键技术的人员，如TSV、转接板、RDL、薄晶圆拿持、微凸点、组装和热管理；遇到实际IC的3D集成问题并希望了解和学习更多解决此类问题的方法的人员；必须为其产品选择可靠、创新、高性能、高密度、低功耗、宽带和经济高效IC的3D集成技术的人。这本书也可以作为大学生和研究生的教材，他们有潜力成为未来电子和光电子行业的领导者、科学家和工程师。
我希望这本书能成为一本有价值的参考书，帮助所有面临IC的3D集成和3D IC与LED、MEMS和CIS集成日益增长所带来的挑战性问题的人员，我还希望它将有助于促进关键技术的进一步研究和开发，以及IC的3D集成产品的更完善应用。
学习如何在IC的3D集成和封装系统中设计和制造TSV、RDL和微凸点互连及热管理有助于在电子和光电子行业获得重大的进展，并在性能、功能、密度、功率、带宽、质量、尺寸和重量等方面获得显著成效。我希望本书中提供的信息有助于消除技术障碍，避免不必要的错误，加快IC的3D集成和封装领域中的设计、材料、工艺和制造这些关键技术的发展。
John HLau
tpg0 2023-03-20 07:10:17
三维芯片集成与封装技术是一种新兴的集成电路封装技术，它将多层芯片垂直堆积在一起，通过利用硅间连接技术进行互连，实现更高的集成度和更小的封装尺寸。 与传统的平面芯片布局相比，三维芯片集成与封装技术拥有以下优势： 1.更高的集成度：通过将多层芯片组合在一起，三维芯片集成与封装技术可以实现更高的集成度和更复杂的功能。 2.更小的封装尺寸：由于采用了垂直堆积的方式，三维芯片集成与封装技术可以大幅缩小芯片的面积，并且减少封装的体积。 3.更低的能耗：三维芯片集成与封装技术可以在满足高集成度的同时，降低芯片的功耗。 4.更高的可靠性：结构紧凑，对外界干扰的信号强度小，有助于提高芯片的可靠性和稳定性。 因此，三维芯片集成与封装技术具有非常大的发展潜力，在未来的电子产品中将会广泛应用。