功率半導體器件封裝技術

序
前言
致謝

第1章功率半導體封裝的定義和分類1
1.1半導體的封裝1
1.2功率半導體器件的定義3
1.3功率半導體發展簡史4
1.4半導體材料的發展6
參考文獻8

第2章功率半導體器件的封裝特點9
2.1分立器件的封裝9
2.2功率模組的封裝12
2.2.1功率模組封裝結構12
2.2.2智慧功率模組14
2.2.3功率電子模組15
2.2.4大功率灌膠類別模組16
2.2.5雙面散熱功率模組16
2.2.6功率模組封裝相關技術16
參考文獻19

第3章典型的功率封裝過程20
3.1基本流程20
3.2劃片20
3.2.1貼膜21
3.2.2膠膜選擇22
3.2.3特殊的膠膜23
3.2.4矽的材料特性25
3.2.5晶圓切割26
3.2.6劃片的工藝27
3.2.7晶圓劃片工藝的重要品質缺陷29
3.2.8鐳射劃片30
3.2.9超聲波切割32
3.3裝片33
3.3.1膠聯裝片 34
3.3.2裝片常見問題分析37
3.3.3焊料裝片41
3.3.3.1焊料裝片的過程和原理41
3.3.3.2焊絲焊料的裝片過程46
3.3.3.3溫度曲線的設置48
3.3.4共晶焊接49
3.3.5銀燒結54
3.4內互聯鍵合 59
3.4.1超聲波壓焊原理60
3.4.2金/銅線鍵合61
3.4.3金/銅線鍵合的常見失效機理72
3.4.4鋁線鍵合之超聲波冷壓焊73
3.4.4.1焊接參數回應分析74
3.4.4.2焊接材料品質分析76
3.4.5不同材料之間的焊接冶金特性綜述82
3.4.6內互聯焊接品質的控制85
3.5塑封90
3.6電鍍 93
3.7打標和切筋成形97
參考文獻99

第4章功率器件的測試和常見不良分析100
4.1功率器件的電特性測試100
4.1.1MOSFET產品的靜態參數測試100
4.1.2動態參數測試103
4.1.2.1擊穿特性103
4.1.2.2熱阻103
4.1.2.3柵電荷測試105
4.1.2.4結電容測試106
4.1.2.5雙脈衝測試107
4.1.2.6極限能力測試109
4.2晶圓（CP）測試111
4.3封裝成品測試（FT）113
4.4系統級測試（SLT）115
4.5功率器件的失效分析116
4.5.1封裝缺陷與失效的研究方法論 117
4.5.2引發失效的負載類型118
4.5.3封裝過程缺陷的分類118
4.5.4封裝體失效的分類123
4.5.5加速失效的因素125
4.6可靠性測試125
參考文獻129

第5章功率器件的封裝設計131
5.1材料和結構設計131
5.1.1引腳寬度設計131
5.1.2框架引腳整形設計132
5.1.3框架內部設計132
5.1.4框架外部設計135
5.1.5封裝體設計137
5.2封裝工藝設計139
5.2.1封裝內互聯工藝設計原則139
5.2.2裝片工藝設計一般規則140
5.2.3鍵合工藝設計一般規則141
5.2.4塑封工藝設計145
5.2.5切筋打彎工藝設計146
5.3封裝的散熱設計146
參考文獻150

第6章功率封裝的模擬技術151
6.1模擬的基本原理151
6.2功率封裝的應力模擬152
6.3功率封裝的熱模擬156
6.4功率封裝的可靠性載入模擬157
參考文獻161

第7章功率模組的封裝162
7.1功率模組的工藝特點及其發展162
7.2典型的功率模組封裝工藝164
7.3模組封裝的關鍵工藝170
7.3.1銀燒結171
7.3.2粗銅線鍵合172
7.3.3植PIN174
7.3.4端子焊接176

第8章車規級半導體器件封裝特點及要求178
8.1IATF 16949：2016及汽車生產體系工具179
8.2汽車半導體封裝生產的特點186
8.3汽車半導體產品的品質認證187
8.4汽車功率模組的品質認證191
8.5ISO 26262介紹193
參考文獻194

第9章第三代寬禁帶功率半導體封裝195
9.1第三代寬禁帶半導體的定義及介紹195
9.2SiC的特質及晶圓製備196
9.3GaN的特質及晶圓製備198
9.4第三代寬禁帶功率半導體器件的封裝200
9.5第三代寬禁帶功率半導體器件的應用201

第10章特種封裝/宇航級封裝204
10.1特種封裝概述204
10.2特種封裝工藝206
10.3特種封裝常見的封裝失效210
10.4特種封裝可靠性問題213
10.5特種封裝未來發展217
參考文獻221

附錄半導體術語中英文對照222