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本文结合计算机、航空、航天和通讯等领域对电子系统封装小型化、高密度、高性能和高可靠性等方面的迫切要求，以铝阳极氧化高密度MCM-D基板为研究对象，从基板制备、无源电阻的埋置、基板电迁移性能和表贴倒装焊点可靠性等方面对铝阳极氧化基板进行了较为系统的研究。
利用薄膜技术、光刻技术和阳极氧化技术，通过优化光刻掩模工艺，对沉积在微晶玻璃基板上的多层铝膜进行选择性阳极氧化，制备出4层布线的高密度铝阳极氧化MCM-D基板。铝膜作为基板导线和层间通孔，铝阳极氧化形成的多孔型氧化铝作为基板的介质材料。其中，基板布线最小线宽为20μm，铝通孔最小尺寸为40×40μm2，层间厚度为0.4μm的多孔型氧化铝介质的绝缘电阻达到2.3×109Ω以上，击穿电压大于50V，具有良好的绝缘性能和耐压性能。多孔型氧化铝直接由铝氧化形成，与铝膜形成良好的共面性和粘附性，结构为疏松多孔状结构，由底部致密阻挡层和上部疏松多孔层两部分组成。对基板制备工艺进行了优化，改善了光刻胶掩模的粘附性能，解决了阳极氧化时溶液对掩模和铝膜之间的钻蚀及侧蚀，保证了导线及通孔的尺寸。
利用反应磁控溅射的方法在基板底层埋置了氮化钽(Ta-N)电阻，通过控制溅射条件和多孔氧化时的氧化电压来控制埋置电阻的精度，埋置后的Ta-N电阻具有良好的热稳定性。采用电子扫描电镜、俄歇电子和XPS等方法对铝阳极氧化基板布线过程中埋置电阻显微结构的变化进行了研究。
利用铝阳极氧化基板上的Kelvin结构对基板在大电流密度条件下的电迁移现象进行了研究，采用了热补偿法对基板电迁移性能进行测试，避免了电迁移环境变化对实验造成的误差，研究了不同电流密度条件下的通孔电迁移失效寿命和机理。基板导线和通孔互连位置由于电流方向改变90°使得电流集中，最容易产生空洞造成基板电迁移失效。
在多层布线基板表层利用lift-off工艺制作了表层焊区，通过磁控溅射Ti/Pt/Au多层金属膜满足了多个芯片不同形式倒装焊的需求。利用电镀法在倒装焊芯片上制备亚100微米级小尺寸金凸点和纯锡焊料凸点，对影响金凸点倒装焊性能的热压焊工艺进行了研究和优化；锡焊料凸点采用化学镀Ni-P作为UBM阻挡层，对锡和Ni-P的界面反应进行了研究。将两种类型倒装芯片分别经过热压焊和回流焊倒装在基板上，系统研究了金凸点和纯锡焊点热循环可靠性。