本书聚焦功率半导体器件封装技术，详细阐述了该领域的多方面知识。开篇介绍功率半导体封装的定义、分类，回顾其发展历程，并探讨半导体材料的演进。接着深入剖析功率半导体器件的封装特点，涵盖分立器件和功率模块的多种封装形式。随后，对典型功率封装过程进行细致讲解，包括划片、装片、内互联键合等关键环节及其工艺要点、常见问题。在测试与分析部分，介绍功率器件的各类电特性测试方法，以及失效分析和可靠性测试手段。此外，还涉及功率器件的封装设计，包括材料、结构、工艺和散热设计，以及封装的仿真技术。同时，对功率模块封装、车规级半导体器件封装、第三代宽禁带功率半导体封装和特种封装/宇航级封装分别展开论述，介绍各自的特点、工艺、应用和发展前景。书末附录提供了半导体术语的中英文对照，方便读者查阅。

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。

序
第2版前言
第1版前言
致谢
第章功率半导体封装的定义和分类1
1.1半导体的封装1
1.2功率半导体器件的定义3
1.3功率半导体发展简史4
1.4半导体材料的发展6
参考文献8
第章功率半导体器件的封装特点9
2.1分立器件的封装9
2.2功率模块的封装12
2.2.1功率模块封装结构13
2.2.2智能功率模块14
2.2.3功率电子模块15
2.2.4大功率灌胶类模块16
2.2.5双面散热功率模块16
2.2.6功率模块封装相关技术17
参考文献18
第章典型的功率封装过程19
3.1基本流程19
3.2划片19
3.2.1贴膜20
3.2.2胶膜选择21
3.2.3特殊的胶膜22
3.2.4硅的材料特性24
3.2.5晶圆切割25
3.2.6划片的工艺26
3.2.7晶圆划片工艺的重要质量缺陷28
3.2.8激光划片29
3.2.9超声波切割31
3.3装片32
3.3.1胶联装片 33
3.3.2装片常见问题分析36
3.3.3焊料装片40
3.3.4共晶焊接48
3.3.5银烧结53
3.3.6瞬态液相扩散焊58
3.4内互联键合 60
3.4.1超声波焊原理61
3.4.2金/铜线键合62
3.4.3金/铜线键合的常见失效机理73
3.4.4铝线键合之超声波冷压焊74
3.4.5不同材料之间的焊接冶金特性综述83
3.4.6内互联焊接质量的控制86
3.5塑封91
3.6电镀 95
3.7芯片正背面金属化处理99
3.7.1化学镀(Electroless Plating)99
3.7.2电镀(Electroplating)101
3.7.3蒸镀（Evaporation Deposition)102
3.7.4综合工艺对比与协同策略102
3.7.5生产中的关键问题与解决方案103
3.8打标和切筋成型103
参考文献105
第章功率器件的测试和常见不良分析106
4.1功率器件的电特性测试106
4.1.1MOSFET产品的静态参数测试106
4.1.2动态参数测试109
4.2晶圆（CP）测试117
4.3封装成品测试（FT）119
4.4系统级测试（SLT）121
4.5功率器件的失效分析122
4.5.1封装缺陷与失效的研究方法论 123
4.5.2引发失效的负载类型124
4.5.3封装过程缺陷的分类124
4.5.4封装体失效的分类129
4.5.5加速失效的因素131
4.6可靠性测试132
参考文献140
第章功率器件的封装设计141
5.1材料和结构设计141
5.1.1引脚宽度设计141
5.1.2框架引脚整形设计142
5.1.3框架内部设计142
5.1.4框架外部设计145
5.1.5封装体设计147
5.2封装工艺设计149
5.2.1封装内互联工艺设计原则149
5.2.2装片工艺设计一般规则150
5.2.3键合工艺设计一般规则151
5.2.4塑封工艺设计155
5.2.5切筋打弯工艺设计156
5.3封装的散热设计156
5.4封装设计的整体思路和EDA工具开发探索160
参考文献165
第章功率封装的仿真技术166
6.1仿真的基本原理166
6.2功率封装的应力仿真167
6.3功率封装的热仿真171
6.4功率封装的可靠性加载仿真172
6.5功率封装的电仿真176
参考文献180
第章功率模块的封装181
7.1功率模块的工艺特点及其发展181
7.2典型的功率模块封装工艺183
7.3模块封装的关键工艺189
7.3.1银烧结190
7.3.2粗铜线键合191
7.3.3植PIN193
7.3.4端子焊接195
7.4功率模块的可靠性验证196
7.4.1高温反偏测试验证196
7.4.2高温门极反偏测试验证197
7.4.3功率循环测试验证197
7.4.4热冲击测试验证198
7.4.5双脉冲测试验证200
7.4.6温度循环测试验证201
7.5功率模块的应用202
参考文献205
第章车规级半导体器件封装特点及要求206
8.1IATF 16949：2016及汽车生产体系工具207
8.2汽车半导体封装生产的特点214
8.3汽车半导体产品的品质认证215
8.4汽车功率模块的品质认证219
8.5ISO 26262介绍221
8.6SiC汽车功率模块的品质认证222
参考文献224
第章第三代宽禁带功率半导体封装225
9.1第三代宽禁带半导体的定义及介绍225
9.2SiC的特质及晶圆制备226
9.3GaN的特质及晶圆制备228
9.4第三代宽禁带功率半导体器件的封装230
9.5第三代宽禁带功率半导体器件的应用231
9.6宽禁带和超宽禁带功率半导体器件展望233
第章特种封装/宇航级封装240
10.1特种封装概述240
10.2特种封装工艺242
10.3特种封装常见的封装失效246
10.4特种封装可靠性问题249
10.5特种封装的应用254
10.6特种封装未来发展255
10.7高温封装的展望258
参考文献259
附录半导体术语中英文对照261

在半导体产业蓬勃发展的浪潮中，功率半导体器件作为电能处理的关键器件，其重要性与日俱增。从工业制造到新能源汽车，从智能电网到航空航天，功率半导体的身影无处不在，深度影响着现代科技的走向。《功率半导体器件封装技术》自首次出版以来，承蒙读者厚爱，在教学、科研和产业实践中发挥了一定的参考作用。但半导体领域技术迭代迅速，新材料、新工艺和新的应用场景不断涌现，为了更好地满足读者需求，紧跟行业发展步伐，我们对本书第1版进行了精心修订，推出现今的第2版。

本次修订在内容上进行了深度拓展与更新。在功率半导体分类部分，新增了第三代宽禁带半导体物理特性的介绍，让读者更清晰地了解碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等第三代宽禁带半导体的独特性能，以及这些特性如何改变功率半导体的应用格局。随着第三代宽禁带半导体在高频、高压、高温环境下展现出卓越的性能，其在新能源汽车、5G 通信等领域的应用日益广泛，理解它们的物理特性成为掌握相关封装技术的关键。

在封装工艺方面，纳入了瞬时液相扩散焊（Transient Liquid-Phase Diffusion Bonding,TLPDB，简称TLP）等前沿技术内容。TLP 技术凭借其在实现高质量、低应力连接方面的优势，正逐渐在高端功率半导体封装中崭露头角。对于这一技术的详细阐述，能帮助读者接触到行业最先进的封装手段，为实际生产和研究提供有力支撑。同时，对银烧结、粗铜线键合等已有的关键工艺进行了补充完善，进一步明确其在不同应用场景下的优势、局限性及工艺要点，使读者对这些重要工艺有更全面、深入的认识。

在应用领域，对车规级半导体器件封装进行了细化，新增 SiC汽车功率模块的品质认证相关内容。新能源汽车产业的爆发式增长，对车规级功率半导体器件的可靠性和安全性提出了严苛要求。SiC汽车功率模块作为新能源汽车电力系统的核心部件，其品质认证至关重要。本书第8章详细介绍了相关认证标准和流程，能帮助企业更好地满足汽车行业的严格标准，提升产品竞争力。此外，对第三代宽禁带功率半导体器件的应用进行了拓展，并增加了对宽禁带和超宽禁带功率半导体器件的展望，引导读者关注行业未来发展趋势，激发创新思维。

参与本书修订的人员均在半导体封装领域深耕多年，积累了丰富的实践经验和深厚的理论功底。上海华友金裕微电子有限公司的肖广源先生撰写了关于芯片正背金工艺的内容；南京邮电大学的刘璐教授撰写了对电仿真部分以及功率模块的可靠性验证方法部分内容；中国科学院微电子研究所的王可教授撰写了对特种封装和高温封装的展望。在修订过程中，我们广泛调研了行业最新动态，参考了大量前沿研究成果和企业实际案例，力求使本书内容兼具科学性、实用性和前瞻性。但半导体行业发展日新月异，书中可能仍存在不足之处，恳请各位专家、学者和读者批评指正。

希望本书能为大专院校微电子、集成电路及半导体封装专业的师生提供更优质的教学资源，助力培养更多专业人才；也能为工程技术人员、半导体封装从业者在实际工作中提供有益参考，推动我国功率半导体封装技术不断进步，为我国半导体产业的发展贡献一份力量。


朱正宇


2025年4月于苏州