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正版 功率半导体器件封装技术 朱正宇,王可,蔡志匡 等 机械工业出
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序
前言
致谢
第章 功率半导体封装的定义和分类
1.1 半导体的封装
1.2 功率半导体器件的定义
1.3 功率半导体发展简史
1.4 半导体材料的发展
参考文献
第章 功率半导体器件的封装特点
2.1 分立器件的封装
2.2 功率模块的封装
2.2.1 功率模块封装结构
2.2.2 智能功率模块
2.2.3 功率电子模块
2.2.4 大功率灌胶类模块
2.2.5 双面散热功率模块
2.2.6 功率模块封装相关技术
参考文献
第章 典型的功率封装过程
3.1 基本流程
3.2 划片
3.2.1 贴膜
3.2.2 胶膜选择
3.2.3 特殊的胶膜
3.2.4 硅的材料特性
3.2.5 晶圆切割
3.2.6 划片的工艺
3.2.7 晶圆划片工艺的重要质量缺陷
3.2.8 激光划片
3.2.9 超声波切割
3.3 装片
3.3.1 胶联装片
3.3.2 装片常见问题分析
3.3.3 焊料装片
3.3.3.1 焊料装片的过程和原理
3.3.3.2 焊丝焊料的装片过程
3.3.3.3 温度曲线的设置
3.3.4 共晶焊接
3.3.5 银烧结
3.4 内互联键合
3.4.1 超声波压焊原理
3.4.2 金/铜线键合
3.4.3 金/铜线键合的常见失效机理
3.4.4 铝线键合之超声波冷压焊
3.4.4.1 焊接参数响应分析
3.4.4.2 焊接材料质量分析
3.4.5 不同材料之间的焊接冶金特性综述
3.4.6 内互联焊接质量的控制
3.5 塑封
3.6 电镀
3.7 打标和切筋成形
参考文献
第章 功率器件的测试和常见不良分析
4.1 功率器件的电特性测试
4.1.1 MOSFET产品的静态参数测试
4.1.2 动态参数测试
4.1.2.1 击穿特性
4.1.2.2 热阻
4.1.2.3 栅电荷测试
4.1.2.4 结电容测试
4.1.2.5 双脉冲测试
4.1.2.6 极限能力测试
4.2 晶圆(CP)测试
4.3 封装成品测试(FT)
4.4 系统级测试(SLT)
4.5 功率器件的失效分析
4.5.1 封装缺陷与失效的研究方法论
4.5.2 引发失效的负载类型
4.5.3 封装过程缺陷的分类
4.5.4 封装体失效的分类
4.5.5 加速失效的因素
4.6 可靠性测试
参考文献
第章 功率器件的封装设计
5.1 材料和结构设计
5.1.1 引脚宽度设计
5.1.2 框架引脚整形设计
5.1.3 框架内部设计
5.1.4 框架外部设计
5.1.5 封装体设计
5.2 封装工艺设计
5.2.1 封装内互联工艺设计原则
5.2.2 装片工艺设计一般规则
5.2.3 键合工艺设计一般规则
5.2.4 塑封工艺设计
5.2.5 切筋打弯工艺设计
5.3 封装的散热设计
参考文献
第章 功率封装的仿真技术
6.1 仿真的基本原理
6.2 功率封装的应力仿真
6.3 功率封装的热仿真
6.4 功率封装的可靠性加载仿真
参考文献
第章 功率模块的封装
7.1 功率模块的工艺特点及其发展
7.2 典型的功率模块封装工艺
7.3 模块封装的关键工艺
7.3.1 银烧结
7.3.2 粗铜线键合
7.3.3 植PIN
7.3.4 端子焊接
第章 车规级半导体器件封装特点及要求
8.1 IATF 16949:2016及汽车生产体系工具
8.2 汽车半导体封装生产的特点
8.3 汽车半导体产品的品质认证
8.4 汽车功率模块的品质认证
8.5 ISO 26262介绍
参考文献
第章 第三代宽禁带功率半导体封装
9.1 第三代宽禁带半导体的定义及介绍
9.2 SiC的特质及晶圆制备
9.3 GaN的特质及晶圆制备
9.4 第三代宽禁带功率半导体器件的封装
9.5 第三代宽禁带功率半导体器件的应用
第章 特种封装/宇航级封装
10.1 特种封装概述
10.2 特种封装工艺
10.3 特种封装常见的封装失效
10.4 特种封装可靠性问题
10.5 特种封装未来发展
参考文献
附录 半导体术语中英文对照
本书主要阐述了功率半导体器件封装技术的发展历程及其涉及的材料、工艺、质量控制和产品认证等方面的基本原理和方法。同时对功率半导体器件的电性能测试、失效分析、产品设计、仿真应力分析和功率模块的封装技术做了较为系统的分析和阐述,也对第三代宽禁带功率半导体器件的封装技术及应用于特殊场景(如汽车和航天领域)的功率器件封装技术及质量要求进行了综述。通过对本书的学习,读者能够了解和掌握功率半导体器件的封装技术和质量要求,由此展开并理解各种封装技术的目的、特点和应用场合,从而深刻理解功率半导体器件的封装实现过程及其重要性。本书可作为各大专院校微电子、集成电路及半导体封装专业开设封装课程的规划教材和教辅用书,也可供工程技术人员及半导体封装从业人员参考。
本书作者团队既包含数十年行业经验的技术大咖,又有中科院微电子所高级工程师,以及高校教授,可以说是强强联合。从内容上,目前市场上关于功率半导体封装书的书大都是汇编类型,所列举的内容主要来自一线工程或操作人员,内容大多是阐述过程和结果,缺少深入的原理解析和分析。我们的《功率半导体器件封装技术》一书在过程原理上分析比较透彻,告诉了读者材料怎么选择,工艺如何设定和优化,封装设计方面不仅说明白了设计准则,也提供了透彻的设计思路。在功率模块章节,详细介绍了三种功率模块的结构和过程并做对比归纳;同时,对于当前的热点,汽车半导体单独一章阐述了汽车半导体封装产品的质量体系和要求,并归纳总结了汽车半导体产品实现的思路,标准和方法。由此推广到整个传统封装技术层面,并就当前国家层面的航天等特殊行业对封装的要求和特点进行了阐述。
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