宽禁带半导体器件耐高温连接材料、工艺及可靠性

传统软钎料合金在微电子工业中已得到了广泛的应用，然而软钎料合金已经不能满足第三代宽禁带半导体（碳化硅和氮化镓）器件的高温应用需求。新型银烧结／铜烧结技术和瞬态液相键合技术是实现高温器件可靠连接的关键技术，该技术对新能源电动汽车、轨道交通、光伏、风电以及国防等领域具有重要意义。本书较为全面地介绍了当前用于高温环境下的芯片连接所涉及的新型互连材料的理论基础、工艺方法、失效机制、工艺设备、质量控制与可靠性。 本书可作为功率电子领域材料、工艺和可靠性工程师的参考书，也可作为高校相关专业的教材。

闫海东：工学博士、浙江大学杭州国际科创中心优选半导体研究院研究员、桂林电子科技大学硕士生导师。博士毕业于天津大学高温功率电子封装实验室，从事银烧结技术及工艺可靠性研究。目前致力于探索面向高温高频宽禁带器件用低温烧结材料、工艺及高可靠功率模块的封装集成技术研究。近年来，主持完成或在研重量、省部级课题及企业合作研发项目8项，参与国家高技术研究发展计划（863计划）课题1项，国家自然科学基金项目4项，发表银烧结技术相关高水平学术论文20余篇，申请或授权发明专利10项。

译者序
原书序
原书前言
译者简介
第1章银烧结技术和传统回流技术：连接工艺及其差异
1.1引言
1.2软钎焊技术
1.2.1焊料熔点
1.2.2界面反应
1.2.3凝固
1.2.4微观结构分析
1.3银烧结技术
1.3.1烧结驱动力
1.3.2银烧结的过程
1.3.3银互扩散层的形成
1.3.4老化过程中的微观结构演变
1.4银烧结与常用软钎焊材料的性能比较
1.5烧结银的孔隙率
1.5.1孔洞和气孔的定义说明
1.5.2孔洞的形成及影响因素
1.5.3孔隙率测定
1.5.4孔隙率对机械性能的影响
1.5.5孔隙率对热导率的影响
1.5.6孔隙率对电导率的影响
1.6总结与结论
参考文献
第2章烧结银材料在LED领域的应用
2.1LED芯片的连接应用简介
2.1.1LED介绍
2.1.2常见的LED芯片结构
2.1.3用于LED芯片连接的芯片贴装技术平台
2.1.4LED连接材料的选择
2.1.5结论
2.2大功率LED应用的烧结银浆
2.2.1用于LED的烧结银浆介绍
2.2.2烧结银：分类、工艺条件及比较
2.2.3烧结银浆的可靠性问题
2.2.4结论
2.3银-银直接键合及其在LED芯片连接中的应用
2.3.1银-银直接键合的基础介绍
2.3.2氧在银-银直接键合中的作用
2.3.3残余应力在银-银直接键合中的作用
2.3.4纳米银小丘机制
2.3.5结论
参考文献
第3章烧结银焊点工艺控制
3.1引言：利用烧结银作为芯片连接材料
3.2选择烧结银的因素
3.3压力烧结与无压烧结的烧结银焊点比较
3.4银烧结中的关键步骤
3.4.1基板或晶圆印刷
3.4.2预热
3.4.3压力烧结设备
3.4.4芯片塑封-贴片-压力烧结
3.5大规模生产中银烧结的工艺控制
3.5.1烧结银焊点的键合线厚度、孔隙率和圆角高度的控制
3.5.2银烧结的模具设备控制：芯片的贴片、旋转和倾斜
3.5.3确保芯片粘接强度
3.5.4电气和可靠性测试
3.6烧结银焊点的失效分析技术
3.6.1差示扫描量热-热重分析仪（DSC-TGA）
3.6.2热机械分析仪（TMA）
3.6.3扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）
3.6.4透射电子显微镜（TEM）
3.6.5飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）
3.6.6软件建模与仿真
3.6.7热成像
3.6.8X射线成像
3.6.9C-扫描声学显微镜（C-SAM）
3.7结论和展望
参考文献
第4章高温连接界面材料的热机械可靠性建模
4.1引言
4.2热机械建模
4.2.1材料属性
4.2.2模型设置
4.2.3求解
4.2.4应变能密度仿真结果
4.3热机械建模中的断裂力学方法
4.3.1循环加载的弹塑性断裂力学
4.3.2ANSYS中J积分的计算
4.3.3其他断裂力学参数
4.4关于烧结银的简要说明
4.5结论
参考文献
第5章烧结银焊点的可靠性和失效机制
5.1引言
5.2机械性能
5.2.1弹性模量
5.2.2强度
5.2.3蠕变
5.2.4疲劳和棘轮效应
5.3烧结银焊点的可靠性评估
5.3.1热老化
5.3.2热循环
5.3.3功率循环
……