SiC/GaN 功率半导体封装和可靠性评估技术

  内容简介

本书重点介绍全球功率半导体行业发展潮流中的宽禁带功率半导体封装的基本原理和器件可靠性评价技术。书中以封装为核心，由熟悉各个领域前沿的专家详细解释当前的状况和问题。主要章节为宽禁带功率半导体的现状和封装、模块结构和可靠性问题、引线键合技术、芯片贴装技术、模塑树脂技术、绝缘基板技术、冷却散热技术、可靠性评估和检查技术等。尽管**端环境中的材料退化机制尚未明晰，书中还是总结设计了新的封装材料和结构设计，以尽量阐明未来的发展方向。本书对于我国宽禁带（国内也称为第三代）半导体产业的发展有积极意义，适合相关的器件设计、工艺设备、应用、产业规划和投资领域人士阅读。

  目录

目录

序

原书前言

作者名单

*1章绪言

1.1电力变换和功率半导体

1.2功率半导体封装及可靠性问题

参考文献

*2章宽禁带半导体功率器件的现状与封装

2.1电力电子学的概念

2.2宽禁带半导体的特性和功率器件

2.3功率器件的性能指数

2.4其他宽禁带半导体功率器件的现状

2.5宽禁带半导体封装技术的挑战

参考文献

第3章SiC/GaN功率半导体的发展

3.1SiC和GaN功率器件的概念

3.2SiC器件的特征（低导通电阻、高温、高速运行）

3.3SiC肖特基势垒二极管

3.4SiC晶体管

3.5SiC模块

3.6GaN功率器件的特征

3.7GaN功率器件的特性

3.8GaN功率器件的应用

参考文献

第4章引线键合技术

4.1引线键合技术的概念

4.2引线键合的种类

4.2.1引线键合方法

4.2.2键合机制

4.3引线键合处的可靠性

4.3.1功率模块疲劳破坏

4.3.2键合处的破坏现象

4.3.3键合处的裂纹扩展

4.3.4影响接头破坏的因素

4.4键合线材料

4.4.1铝合金线

4.4.2铜键合线

4.4.3银和镍材料作为键合线的适用性评估

4.4.4包层引线

4.5替代引线键合的其他连接技术

4.5.1铝带连接4.5.2引线框焊接

4.6结论

参考文献

第5章芯片贴装技术

5.1芯片贴装

5.2无铅高温焊料

5.3TLP键合

5.4金属烧结键合

5.5固相键合和应力迁移键合

5.6空洞

5.7未来展望

参考文献

第6章模塑树脂技术

6.1半导体封装的概念

6.2功率模块结构和适用材料

6.2.1壳装型功率模块

6.2.2模塑型

6.2.3功率模块封装的演变

6.3密封材料的特性要求

6.3.1绝缘性

6.3.2低热应力

6.3.3黏附性

6.3.4抗氧化性

6.3.5高散热

6.3.6流动性和成型性

6.3.7耐湿性和可靠性测试

6.4高耐热技术的发展现状

6.4.1高耐热硅酮树脂

6.4.2高耐热环氧树脂

6.4.3热固性酰亚胺树脂

6.4.4高耐热纳米复合材料

参考文献

第7章基板技术

7.1功率模块的演变和适用基板

7.2基板概要

7.2.1基板种类和分类

7.2.2陶瓷基板

7.2.3金属基底基板

7.3散热板/金属陶瓷复合材料

7.4SiC/GaN功率半导体基板的特性要求

7.5未来基板技术趋势

参考文献

第8章散热技术

8.1散热（冷却）技术的概念

8.2SiC/GaN功率半导体的特性以及与其散热相关的问题

8.2.1高温工况的应对方法

8.2.2针对发热密度增加的应对方法

8.3电气和电子设备的散热技术基础

8.4功率半导体散热应考虑的要求

8.5下一代功率半导体的散热理念

8.6有望应用于宽禁带半导体的散热技术

8.6.1导热路径的进步：直冷式冷却器

8.6.2散热结构的进步：双面散热模型

8.6.3热传导的进步：液体冷却用高性能翅片

8.7导热界面材料

8.7.1导热界面材料的概念

8.7.2下一代半导体的导热界面材料

8.7.3TIM所需的特性和问题

8.7.4高热导率填料系统

8.8实现高温工况

参考文献

第9章可靠性评估/检查技术

9.1功率半导体可靠性试验

9.2典型环境试验

9.2.1存储试验（高温低温）

9.2.2存储试验（高温高湿）

9.2.3温度循环试验

9.2.4高温工作寿命试验（高温反偏试验）

9.2.5高温高湿反偏寿命试验

9.3其他环境试验

9.3.1低压试验

9.3.2盐雾试验

9.3.3加湿+封装应力系列试验

9.4功率循环试验

9.4.1功率循环试验的种类

9.4.2功率循环试验的加载方式

9.4.3热阻

9.4.4试验装置所需的性能规格

9.5功率器件可靠性试验的检查方法

9.5.1X射线透射分析

9.5.2超声成像系统

9.5.3横截面观察

9.5.4锁相红外热分析

9.6材料热阻的评估

9.6.1包括界面热阻的导热特性（有效热导率）

9.6.2热特性评估系统的配置和测量原理

9.6.3热性能测量示例

9.7小结参考文献

*10章编后记

参考文献