集成电路封装材料是集成电路封装测试产业的基础，而集成电路先进封装中的关键材料是实现先进封装工艺的保障。本书系统介绍了集成电路先进封装材料及其应用，主要内容包括绪论、光敏材料、芯片黏接材料、包封保护材料、热界面材料、硅通孔相关材料、电镀材料、靶材、微细连接材料及助焊剂、化学机械抛光液、临时键合胶、晶圆清洗材料、芯片载体材料等。 本书适合集成电路封装测试领域的科研人员和工程技术人员阅读使用，也可作为高等学校相关专业的教学用书。

“集成电路系列丛书”主编序言 培根之土 润苗之泉 启智之钥 强国之基 王国维在其《蝶恋花》一词中写道：“最是人间留不住，朱颜辞镜花辞树”，这似乎是人世间不可挽回的自然规律。然而，人们还是通过各种手段，借助于各种媒介，留住了人们对时光的记忆，表达了人们对未来的希冀。 图书，尤其是纸版图书，是数量最多、使用最悠久的记录思想和知识的载体。品《诗经》，我们体验了青春萌动；阅《史记》，我们听到了战马嘶鸣；读《论语》，我们学习了哲理思辨；赏《唐诗》，我们领悟了人文风情。 尽管人们现在可以把律动的声像寄驻在胶片、磁带和芯片之中，为人们的感官带来海量信息，但是图书中的文字和图像依然以它特有的魅力，擘画着发展的总纲，记录着胜负的苍黄，展现着感性的豪放，挥洒着理性的张扬，凝聚着色彩的神韵，回荡着音符的铿锵，驰骋着心灵的激越，闪烁着智慧的光芒。 《辞海》中把书籍、期刊、画册、图片等出版物的总称定义为“图书”。通过林林总总的“图书”，我们知晓了电子管、晶体管、集成电路的发明，了解了集成电路科学技术、市场、应用的成长历程和发展规律。以这些知识为基础，自20世纪50年代起，我国集成电路技术和产业的开拓者踏上了筚路蓝缕的征途。进入21世纪以来，我国的集成电路产业进入了快速发展的轨道，在基础研究、设计、制造、封装、设备、材料等各个领域均有所建树，部分成果也在世界舞台上拥有一席之地。 为总结昨日经验，描绘今日景象，展望明日梦想，编撰“集成电路系列丛书”（以下简称“丛书”）的构想成为我国广大集成电路科学技术和产业工作者共同的夙愿。 2016年，“丛书”编委会成立，开始组织全国近500名作者为“丛书”的第一部著作《集成电路产业全书》（以下简称《全书》）撰稿。2018年9月12日，《全书》首发式在北京人民大会堂举行，《全书》正式进入读者的视野，受到教育界、科研界和产业界的热烈欢迎和一致好评。其后，《全书》英文版Handbook of Integrated Circuit Industry的编译工作启动，并决定由电子工业出版社和全球最大的科技图书出版机构之一——施普林格（Springer）合作出版发行。 受体量所限，《全书》对于集成电路的产品、生产、经济、市场等，采用了千余字“词条”描述方式，其优点是简洁易懂，便于查询和参考；其不足是因篇幅紧凑，不能对一个专业领域进行全方位和详尽的阐述。而“丛书”中的每一部专著则因不受体量影响，可针对某个专业领域进行深度与广度兼容的、图文并茂的论述。“丛书”与《全书》在满足不同读者需求方面，互补互通，相得益彰。 为更好地组织“丛书”的编撰工作，“丛书”编委会下设了12个分卷编委会，分别负责以下分卷： ☆ 集成电路系列丛书·集成电路发展史论和辩证法 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产业经济学 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产业管理 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产业教育和人才培养 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路发展前沿与基础研究 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产品、市场与投资 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路设计 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路制造 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路封装测试 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产业专用装备 ☆ 集成电路系列丛书·集成电路产业专用材料 ☆ 集成电路系列丛书·化合物半导体的研究与应用 2021年，在业界同仁的共同努力下，约有10部“丛书”专著陆续出版发行，献给中国共产党百年华诞。以此为开端，2021年以后，每年都会有纳入“丛书”的专著面世，不断为建设我国集成电路产业的大厦添砖加瓦。到2035年，我们的愿景是，这些新版或再版的专著数量能够达到近百部，成为百花齐放、姹紫嫣红的“丛书”。 在集成电路正在改变人类生产方式和生活方式的今天，集成电路已成为世界大国竞争的重要筹码，在中华民族实现复兴伟业的征途上，集成电路正在肩负着新的、艰巨的历史使命。我们相信，无论是作为“集成电路科学与工程”一级学科的教材，还是作为科研和产业一线工作者的参考书，“丛书”都将成为满足培养人才急需和加速产业建设的“及时雨”和“雪中炭”。 科学技术与产业的发展永无止境。当2049年中国实现第二个百年奋斗目标时，后来人可能在21世纪20年代书写的“丛书”中发现这样或那样的不足，但是，仍会在“丛书”著作的严谨字句中，看到一群为中华民族自立自强做出奉献的前辈们的清晰足迹，感触到他们在质朴立言里涌动的满腔热血，聆听到他们的圆梦之心始终跳动不息的声音。 书籍是学习知识的良师，是传播思想的工具，是积淀文化的载体，是人类进步和文明的重要标志。愿“丛书”永远成为培育我国集成电路科学技术生根的沃土，成为润泽我国集成电路产业发展的甘泉，成为启迪我国集成电路人才智慧的金钥，成为实现我国集成电路产业强国之梦的基因。 编撰“丛书”是浩繁卷帙的工程，观古书中成为典籍者，成书时间跨度逾十年者有之，涉猎门类逾百种者亦不乏其例： 《史记》，西汉司马迁著，130卷，526500余字，历经14年告成； 《资治通鉴》，北宋司马光著，294卷，历时19年竣稿； 《四库全书》，36300册，约8亿字，清360位学者共同编纂，3826人抄写，耗时13年编就； 《梦溪笔谈》，北宋沈括著，30卷，17目，凡609条，涉及天文、数学、物理、化学、生物等各个门类学科，被评价为“中国科学史上的里程碑”； 《天工开物》，明宋应星著，世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，3卷18篇，123幅插图，被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”。 这些典籍中无不蕴含着“学贵心悟”的学术精神和“人贵执着”的治学态度。这正是我们这一代人在编撰“丛书”过程中应当永续继承和发扬光大的优秀传统。希望“丛书”全体编委以前人著书之风范为准绳，持之以恒地把“丛书”的编撰工作做到尽善尽美，为丰富我国集成电路的知识宝库不断奉献自己的力量；让学习、求真、探索、创新的“丛书”之风一代一代地传承下去。 王阳元 2021年7月1日于北京燕园 前言 集成电路是国民经济发展的基础，是国家的核心竞争力，也是国家综合实力的关键标志之一。集成电路产业强力支撑着数字经济、工业控制、网络通信、电子信息、智能制造、国防装备、信息安全、消费电子等各个领域的发展，深刻影响着国民经济、社会进步和国家安全。 近年来，我国集成电路产业整体规模正在经历着前所未有的高速发展。由于过去的基础比较薄弱，以及国外在产业和技术上的一些限制，因此我国在大多数产品细分领域及在集成电路产业链的各个环节上均落后于国际先进水平，整体上对外依存度仍然很高。 为加快推进我国集成电路产业的整体发展，国务院于2014年6月发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，指出当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期，并明确提出了我国集成电路产业的主要任务和发展重点：着力发展集成电路设计业、加速发展集成电路制造业、提升先进封装测试业发展水平、突破集成电路关键装备和材料。 为适应快速发展的集成电路封装测试产业的需要和全面贯彻《国家集成电路产业发展推进纲要》的实施，开展面向“十三五”及后续科技创新规划的战略布局，国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”在“十二五”期间特设了“集成电路先进封装技术发展战略”调研课题，对中国目前的集成电路先进封装技术的现状和发展战略展开调查研究。该课题于2014年正式启动，其中专门设置了针对封装材料的调研专题：集成电路先进封装材料调研专题，对集成电路先进封装中用到的封装材料的基本情况、国内外现状、供应商、实际应用及后续技术发展展开调研和整理。该专题由中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会承担，中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会时任理事长毕克允负责组织。 集成电路封装材料是整个集成电路封装测试产业链的基础。封装关键材料是实现先进封装工艺的基础和保证，已经成为制约集成电路工业发展的瓶颈之一，也是电子元器件生产与制造的战略材料。 为了确保集成电路先进封装材料调研专题任务的质量和按期完成，在毕克允理事长的组织和指导下，于2014年6月成立了集成电路先进封装材料发展战略调研组（以下简称调研组），调研组成员包括江苏长电科技股份有限公司、通富微电子股份有限公司、天水华天微电子股份有限公司、烟台德邦科技股份有限公司、江苏中鹏新材料股份有限公司、上海新阳半导体材料股份有限公司、有研亿金新材料有限公司、安集微电子（上海）有限公司、中国电子科技集团公司第十三研究所、中国科学院微电子所、中国电子科技集团公司四十五研究所、华进半导体封装先导技术研发中心有限公司、清华大学、宁波康强电子股份有限公司、浙江中纳晶微电子科技有限公司、江阴长电先进封装有限公司等国内主要集成电路封装测试的生产制造企业及集成电路封装材料的供应商和相关高校与科研院所等。 为了尽可能全面地了解国际及国内集成电路先进封装材料的现状和发展方向，集成电路先进封装材料发展战略调研组在随后的将近两年时间内，按照项目总体时间节点的安排，采用多种不同的调研方式，对国内近三十余家相关单位进行了问卷调查、走访调研、情报搜集整理等，在附录A中列出了集成电路先进封装材料发展战略调研组调研的企业、高校和科研院所清单。 从集成电路封装技术的发展历程来考虑，实际上，集成电路先进封装及先进封装材料的内涵和范围在各个时期均有不同的定义，因此，集成电路先进封装材料发展战略调研组从技术发展的角度对调研的范围进行了一定的限定，调研组在本书中提到的集成电路先进封装材料，主要是指以2.5D、3D封装及圆片级封装、倒装焊等为代表的集成电路先进封装形式中所需要用到的关键封装材料，不包含集成电路芯片材料（大硅片等）、工艺气体等一般被视为集成电路制造用的材料及引线框架材料和键合丝材料等传统意义上的封装材料。 按照以上限定的定义范围，集成电路先进封装材料发展战略调研组把调研的集成电路先进封装材料按照附录B所包含的十大类进行分类并开展了调研工作。 集成电路先进封装材料发展战略调研组在汇总调研资料的基础上，整理完成了《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》，其中的各个章节均由承担调研任务的参与单位执笔完成，相关内容都是目前国内产业界和相关行业提供的第一手资料。 《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》完成之际，正值“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”项目启动。“集成电路系列丛书”将遵循系统性、科学性、先进性的原则来介绍集成电路的基础知识和集成电路产业的发展情况。其中，“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”的主要内容包括集成电路封装发展史、集成电路先进封装材料、集成电路封装工艺设备、集成电路封装可靠性技术、集成电路系统级封装技术、三维电子封装与硅通孔技术等，中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会荣誉理事长毕克允和江苏长电科技股份有限公司时任董事长王新潮担任“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会主要负责人。 在“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会主编毕克允、王新潮的关怀和直接指导下，确定在《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的基础上完成《集成电路先进封装材料》的编写工作。编委会研究决定，在原有《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》中十大类材料的基础上增加芯片黏接材料和热界面材料两大类，共包含十二大类的封装材料。因此，最后本书确定一共分为13章：第1章是集成电路产业、集成电路封装测试产业及集成电路先进封装材料的基本介绍；第2～13章依次包括光敏材料、芯片黏接材料、包封保护材料、热界面材料、硅通孔相关材料、电镀材料、靶材、微细连接材料及助焊剂、化学机械抛光液、临时键合胶、晶圆清洗材料、芯片载体材料等集成电路先进封装中的关键材料。 本书初期执笔人员包括蔡坚、陈田安、何金江、黄行早、胡杨、彭洪修、单玉林、唐昊、谭琳、吴亚光、王谦、王溯、于大全、张弓、张卫红（排名按照汉语拼音顺序）等，最终由清华大学微电子学研究所封装课题组在《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的基础上整理完成。本书在后续整理编辑时参考了国内外众多高校、科研院所、研究机构和产业界的研究内容和相关成果，并增加了一些课题组和参与人员多年来在集成电路封装中对部分材料研究和调研的心得和体会。主要分工如下：王谦、黄行早完成了第1章的定稿；胡杨完成了第2～5章的定稿；郭函、王谦完成了第7～10章的定稿；谭琳完成了第6章和第11～13章的定稿。初稿完成后，交由清华大学微电子学研究所贾松良教授、王水弟教授审查，审查完成后，依据审稿意见完成了第一次修订。第一次修订完成后，书稿提交给“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会，并由“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会组织复旦大学肖斐教授、广东工业大学崔成强教授和深南电路股份有限公司谷新博士进行了再次审查，并在审稿完成后，依据审稿意见完成了第二次修订。 可以看到，在本书编辑整理的时间段内，随着国内集成电路产业环境的不断发展和壮大，国内的集成电路封装测试产业及先进封装材料的研究开发与产业化正在逐步提升与发展中，本书尽可能地将一些公开资料中提及的正在开发的集成电路先进封装材料的新材料与新技术包含进来。但由于编者的知识水平有限，全书的整理时间也比较仓促，因此书中不可避免地会存在一些错误和疏漏之处，在此热忱希望广大读者提出宝贵意见和建议。 感谢参与书稿编辑和审查工作的各位专家、老师和同仁，也特别感谢《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的各责任单位和参与人员及集成电路先进封装材料发展战略调研组的全体成员。 谨以此书献给发展中的中国集成电路先进封装产业和集成电路封装测试行业的从业人员！ 编著者

第1章 绪论 1.1 集成电路产业及集成电路封装测试产业 1.2 集成电路先进封装 1.2.1 倒装芯片封装 1.2.2 圆片级封装 1.2.3 三维集成 1.3 集成电路先进封装材料概述 参考文献 第2章 光敏材料 2.1 光敏绝缘介质材料 2.1.1 光敏绝缘介质材料在先进封装中的应用 2.1.2 光敏绝缘介质材料类别和材料特性 2.1.3 新技术与材料发展 2.2 光刻胶 2.2.1 光刻胶在先进封装中的应用 2.2.2 光刻胶类别和材料特性 2.2.3 新技术与材料发展 参考文献 第3章 芯片黏接材料 3.1 芯片黏接材料在先进封装中的应用 3.2 芯片黏接材料类别和材料特性 3.2.1 导电胶 3.2.2 导电胶膜 3.2.3 焊料 3.2.4 低温封接玻璃 3.3 新技术与材料发展 3.3.1 芯片黏接材料发展方向 3.3.2 新型导电填料对芯片黏接材料的改性研究 参考文献 第4章 包封保护材料 4.1 环氧塑封料 4.1.1 环氧塑封料在先进封装中的应用 4.1.2 环氧塑封料类别和材料特性 4.1.3 新技术与材料发展 4.2 底部填充料 4.2.1 底部填充料在先进封装中的应用 4.2.2 底部填充料类别和材料特性 4.2.3 新技术与材料发展 参考文献 第5章 热界面材料 5.1 热界面材料在先进封装中的应用 5.2 热界面材料类别和材料特性 5.2.1 导热膏 5.2.2 导热垫片 5.2.3 相变材料 5.2.4 导热凝胶 5.2.5 导热胶带 5.2.6 导热灌封胶 5.3 新技术与材料发展 5.3.1 填料技术在热界面材料中的应用 5.3.2 纳米技术在热界面材料中的应用 参考文献 第6章 硅通孔相关材料 6.1 绝缘层 6.1.1 绝缘层在先进封装中的应用 6.1.2 绝缘层材料类别和材料特性 6.1.3 发展现状及趋势 6.1.4 新技术与材料发展 6.2 黏附层和种子层 6.2.1 黏附层和种子层在先进封装中的应用 6.2.2 黏附层和种子层材料类别和材料特性 6.2.3 新技术与材料发展 参考文献 第7章 电镀材料 7.1 硅通孔电镀材料 7.1.1 硅通孔电镀材料在先进封装中的应用 7.1.2 硅通孔电镀材料类别和材料特性 7.1.3 新技术与材料发展 7.2 凸点电镀材料 7.2.1 凸点电镀材料在先进封装中的应用 7.2.2 凸点电镀材料类别和材料特性 7.2.3 新技术与材料发展 7.3 电镀阳极材料 7.3.1 电镀阳极材料在先进封装中的应用 7.3.2 电镀阳极材料类别和材料特性 参考文献 第8章 靶材 8.1 溅射靶材在先进封装中的应用 8.2 溅射靶材类别和材料特性 8.3 新技术与材料发展 参考文献 第9章 微细连接材料及助焊剂 9.1 微细连接材料 9.1.1 微细连接材料在先进封装中的应用 9.1.2 微细连接材料类别和材料特性 9.1.3 新技术与材料发展 9.2 助焊剂 9.2.1 助焊剂在先进封装中的应用 9.2.2 助焊剂类别和材料特性 9.2.3 助焊剂材料的发展 参考文献 第10章 化学机械抛光液 10.1 化学机械抛光液在先进封装中的应用 10.2 化学机械抛光液类别和材料特性 10.3 化学机械抛光液的应用趋势 10.4 新技术与材料发展 参考文献 第11章 临时键合胶 11.1 临时键合胶在先进封装中的应用 11.1.1 超薄晶圆的发展 11.1.2 临时键合工艺 11.1.3 临时键合的要求 11.2 临时键合胶类别和材料特性 11.2.1 临时键合胶分类 11.2.2 典型产品介绍 11.3 新技术与材料发展 参考文献 第12章 晶圆清洗材料 12.1 晶圆清洗材料在先进封装中的应用 12.2 晶圆清洗材料类别和材料特性 12.3 新技术与材料发展 参考文献 第13章 芯片载体材料 13.1 芯片载体材料在先进封装中的应用 13.1.1 芯片载体材料的产生与发展 13.1.2 芯片载体材料的分类与应用 13.2 硅/玻璃中介转接层的基本结构及关键工艺 13.2.1 TSV关键工艺及材料 13.2.2 TGV关键工艺及材料 13.3 有机基板材料类别和材料特性 13.3.1 刚性有机基板 13.3.2 柔性有机基板 13.3.3 有机基板的材料特性 13.4 有机基板新技术与材料发展 13.4.1 有机基板关键制造工艺 13.4.2 新型基板技术 参考文献 附录A 集成电路先进封装材料发展战略调研组调研的企业、高校和科研院所清单 附录B 先进封装材料分类