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。

目　录
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
2.1　LED 芯片的连接应用简介
2.1.1　LED 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 
2.1.4　LED 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
3.6.8　X 射线成像
3.6.9　C - 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
4.3.2　ANSYS 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
5.3.4　烧结银的电化学迁移
5.4　结论与展望
参考文献
第6 章　原子迁移诱发的烧结银形态变化
6.1　引言
6.2　热老化下的微观结构演化
6.2.1　热老化下微观结构的粗化 
6.2.2　金属接触的扩散现象 
6.3　烧结银中的电迁移
6.4　结论
参考文献
第7 章　同等原则与作为芯片连接材料的烧结银膏
7.1　引言
7.2　同等原则的主要案例与准则
7.3　烧结银技术背景
7.4　烧结银膏的专利侵权分析
7.5　侵权测试与方法论
7.6　案例1 ：纳米银膏vs 微米银膏
7.7　案例2 ：纳米银膏vs 纳米银膏
7.8　结论
参考文献
第8 章　铜烧结技术：工艺与可靠性
8.1　功率半导体器件烧结技术简介
8.2　铜纳米粒子的制备
8.3　热性能
8.3.1　热阻的测量和热导率的估算
8.3.2　进一步模拟
8.4　可靠性
8.4.1　功率循环测试
8.4.2　热循环测试
8.5　结论
参考文献
第9 章　瞬态液相键合技术
9.1　引言：无铅耐高温连接技术挑战
9.2　瞬态液相键合：热力学的关键概念
9.2.1　铜?? - 锡二元系统：反应、金属间化合物的形成及相互扩散
9.2.2　铜?? - 镍二元系统：单一扩散
9.2.3　三元系统中沉淀物的析出
9.3　瞬态液相键合：动力学的关键概念
9.3.1　金属间化合物的增长率
9.3.2　反应几何形状对等温凝固速率的影响：改变反应的低温相体积和界面面积
9.4　制造和设计约束
9.5　润湿和微观结构的不均匀
9.5.1　不完全润湿
9.5.2　瞬态液相烧结系统中液体的再分布和多孔隙的形成
9.5.3　等温凝固和固态转变过程中孔隙的形成
9.6　商业电子产品的应用和技术要求
9.6.1　应用温度
9.6.2　应用需求
9.7　瞬态液相键合设计的一般热力学框架
9.7.1　二元瞬态液相键合系统
9.7.2　三元体系
9.8　与竞争技术的比较
9.8.1　焊料
9.8.2　烧结银
9.8.3　导电胶
9.8.4　与瞬态液相键合的力学性能比较
9.9　瞬态液相键合的工艺设计
9.9.1　流程优化
9.9.2　新工艺和几何结构
9.10　结论
参考文献
第10 章　恶劣环境下的芯片连接材料
10.1　引言
10.2　连接焊料