電力電子模塊設計與製造 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：電力電子行業研發設計人員以及高校電氣自動化相關專業師生
　　在電力電子技術飛速發展、應用也日益廣泛的今天，這本《電力電子模塊設計與製造》對於我國電力電子模塊的研發設計與製造，具有極為重要的學習意義和參考價值！

內容簡介

　　《電力電子模塊設計與製造》介紹瞭功率半導體模塊的結構設計和關鍵材料，材料部分涵蓋瞭當前功率半導體模塊中使用的各種類型材料，包括連接材料、基闆材料、底闆材料、灌封材料、外殼材料和引綫端子材料等。此外，《電力電子模塊設計與製造》還包含瞭製造工藝、測試技術、質量控製和可靠性失效機理分析。《電力電子模塊設計與製造》內容新穎，緊跟時代發展，重點圍繞IGBT模塊産品的設計與製造方麵展開介紹，同時還綜述瞭IGBT模塊的新研究進展。《電力電子模塊設計與製造》的讀者對象包括在校學生、功率半導體模塊設計、封裝、製造、測試和電力電子集成應用領域的工程技術人員及其他相關專業人員。《電力電子模塊設計與製造》適閤高等院校有關專業用作教材或專業參考書，也可用作電力電子器件封裝應用學術界和廣大的功率半導體模塊生産企業的工程技術人員的參考書。

作者簡介

　　作者William W. Sheng博士和Ronald P�� Colino博士均是Smart Relay Technology公司的創始人，並曾分彆擔任此公司技術副總裁和公司總裁。他們都曾在通用電氣公司工作並擔任半導體技術相關部門經理。William W�� Sheng博士已在電子行業工作超過25年，一直從事固態繼電器和功率半導體技術的研究，曾獲得通用電氣公司的技術發明奬，已發錶許多學術論文並擁有多項專利。Ronald P�� Colino博士主要從事固態繼電器、混閤集成電路、MOS集成電路和半導體存儲器的設計和市場營銷，在集成電路方麵也擁有多項專利。

目錄

譯者序
原書前言
第1章功率模塊概述1
參考文獻4
第2章功率模塊材料選擇要點5
參考文獻6
第3章材料7
3.1絕緣襯底和金屬化7
3.1.1襯底材料的選擇標準7
3.1.2絕緣襯底列錶8
3.1.3絕緣襯底材料的選擇14
3.1.4絕緣襯底錶麵金屬化19
3.1.5金屬化的種類19
3.1.6供貨商25
參考文獻28
3.2底闆29
3.2.1選擇標準29
3.2.2底闆材料30
3.2.3可用底闆材料概述30
3.2.4産品成本36
3.2.5適用的底闆/襯底材料錶36
參考文獻37
3.3連接材料37
3.3.1壓接式互連37
3.3.2連接材料互連詳述38
3.3.3焊料的選擇標準39
3.3.4無鉛焊料50
3.3.5焊锡膏的組成53
3.3.6生産、工藝和設備條件53
參考文獻55
3.4功率互連與功率端子55
3.4.1功率端子56
參考文獻60
3.5灌封材料60
3.5.1選擇標準60
3.5.2選擇方法61
3.5.3灌封材料簡述61
3.5.4製造方案65
3.5.5供貨商66
3.5.6供應商産品特點66
參考文獻72
3.6塑料管殼和端蓋72
參考文獻78
3.7功率半導體芯片78
3.7.1IGBT芯片78
3.7.2FRED芯片85
參考文獻87
第4章IGBT功率模塊製造88
4.1製造工藝88
4.1.1IGBT芯片的分類與歸組90
4.1.2材料清洗92
4.1.3焊接互連102
4.1.4功率端子互連114
4.1.5電氣和熱學測試122
參考文獻136
4.2工藝控製與可靠性137
4.2.1工藝控製137
4.2.2測試設備138
4.2.3過程檢測139
4.2.4長期可靠性147
參考文獻155
4.3製造設備與耗材156
4.3.1ESD157
4.3.2去離子水159
4.3.3焊接工藝氣氛159
4.3.4化學試劑159
4.3.5電力供應159
4.3.6相對濕度159
4.3.7氣流和壓差159
4.3.8環境顆粒物含量159
4.3.9貯存櫃160
4.3.10潔淨間及配套設施160
4.3.11安全標準160
4.3.12環境要求161
參考文獻162
4.4生産工藝流程圖162
4.4.1標準生産工藝162
4.4.2其他生産工藝172
第5章功率模塊設計173
5.1熱管理設計175
5.1.1模塊的疊層結構設計175
5.1.2熱導率分析176
5.1.3熱應力分析177
參考文獻179
5.2電路分區180
5.2.1芯片和絕緣襯底間的熱應力180
5.2.2絕緣襯底尺寸分析182
5.2.3IGBT芯片並聯技術183
5.2.4成本核算183
參考文獻184
5.3模塊整體設計指南與規範184
5.3.1陶瓷材料用作絕緣襯底的設計184
5.3.2陶瓷材料用作絕緣襯底的金屬化圖案布局185
5.3.3金屬底闆設計190
5.3.4功率端子/快接導片/互連橋設計191
5.3.5塑料管殼和端蓋設計194
5.3.6焊片設計197
參考文獻197
5.4實例197
5.4.1生産成本估算197
5.4.2備選方案的理論值比較198
5.4.3模塊試製的散熱性能198
參考文獻218
附錄219
附錄A功率模塊中的功率ＭＯＳＦＥＴ、晶閘管和二極管219
附錄B條形碼和二維碼221

前言/序言

　　原書前言　　功率半導體模塊本質上是利用多種不同的技術將不同材料組裝起來的一種功率電路。包括半導體連接技術、引綫鍵閤技術、絕緣灌封技術等。這些材料從絕緣體、導體和半導體再到無機材料和有機材料，涵蓋範圍很廣。由於這些材料在不同的環境條件，電力工況和熱應力狀態下的響應迥異，因此選擇閤適的材料和裝配工藝就顯得尤為重要。因此，隻有深入掌握這些材料的各項屬性和工藝技術，纔能製造齣高性能和高可靠性的功率半導體模塊。　　設計並製造功率半導體模塊需要綜閤利用各種技術，因此工程師們需要掌握以下基本知識：　　半導體芯片；　　熱-電和熱-力耦閤管理；　　陶瓷基闆及其錶麵金屬化；　　金屬底闆；　　焊料閤金和迴流焊技術；　　焊料凸點技術；　　塑料；　　功率端子；　　化學清洗技術：　　超聲波鋁綫鍵閤；　　環氧樹脂和錶麵包覆；　　環境約束；　　電氣，熱，機械測試；　　監測技術和工具；　　分析技術和工具；　　可靠性、統計性過程控製、高加速壽命測試(HALT)、高加速應力篩選(HASS)以及壽命測試；　　設備需求；　　條形碼或二維碼。　　電力電子模塊設計與製造原書前言多樣性的知識要求意味著挑戰。本書旨在滿足快速壯大的功率半導體模塊産品的工程師隊伍在以上知識的需求。當然我們無法僅僅靠這一本書去涵蓋上述每項技術的所有細節。因此，基於作者以往的經驗，本書將主要呈現每項技術的基本要素。這些要素涵蓋瞭所需的基礎知識或者基本原理。　　由於IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊在電力行業尤其是在發電、電力轉換、UPS(不間斷電源)、焊接、機器人、機動車、交/直流電機驅動等領域中變得越來越重要，導緻其近年來廣受關注。盡管IGBT模塊的部分技術也能通用於其他種類的功率半導體模塊，但鑒於IGBT的日益普及，本書內容將重點圍繞IGBT模塊展開。目前絕大多數的功率半導體製造廠商(OEM)要麼已經能生産IGBT模塊産品，要麼也已積極在從事IGBT模塊産品的研發。　　目前許多研究型大學在此領域已開展大量的研究，已有大量的學術論文在各類期刊和電力電子相關學術會議上發錶。這些研究論文提供瞭許多非常有價值的信息，不過這些信息相對分散。因此，本書作者們綜述瞭IGBT模塊最新的研究進展，希望能為功率半導體模塊的設計和製造提供技術支撐。　　盡管本書專門討論瞭IGBT模塊的熱管理技術，但是其中所涉及的知識總體上也適用於絕大多數其他電子産品的熱管理。由於功能種類和功率密度要求在電子工業中幾乎所有層麵都在不斷增加，導緻熱管理技術對於半導體器件的長期服役可靠性至關重要。這其中涵蓋低至消費電子産品，高至軍事／航空航天應用的電子産品。應用領域涉及射頻發射器、手機、微處理器、存儲器、機動車輛、便攜式／手持式電子器件等。本書提供的信息適用於上述但不局限於以上領域的更多電子産品。　　本書主要分為三部分：　　材料；　　製造工藝及質量控製；　　設計和結果。　　為保證讀者可以將本書中的信息直接用於自身的學習和工作當中，書中所有章節內容均側重與生産實際和應用需求相結閤。　　作者再次聲明，本書中所列齣的所有材料和裝備供應商或者相關周邊服務的公司僅作為參考，作者並無任何個人傾嚮或變相宣傳的意圖。　　本書旨在服務於：　　功率半導體模塊的設計，工藝，質量控製和應用工程師；　　功率電子領域的專業研究人員和高校學生。　　譯者序　　本書是根據美國WilliamW�盨heng和RonaldP�盋olino所著的《PowerElectronicModulesDesignandManufacture》翻譯的。　　作者WilliamW�盨heng博士和RonaldP�盋olino博士均是SmartRelayTechnology公司的創始人，並曾分彆擔任此公司技術副總裁和公司總裁。他們都曾在通用電氣公司工作並擔任半導體技術相關部門經理。WilliamW�盨heng博士已在電子行業工作超過25年，一直從事固態繼電器和功率半導體技術的研究，曾獲得通用電氣公司的技術發明奬，已發錶許多學術論文並擁有多項專利。RonaldP�盋olino博士主要從事固態繼電器、混閤集成電路、MOS集成電路和半導體存儲器的設計和市場營銷，在集成電路方麵也擁有多項專利。　　本書重點圍繞IGBT模塊，係統闡述瞭功率半導體模塊的封裝技術及關鍵材料，詳細地介紹瞭它們的設計原理、製造工藝、測試技術、可靠性以及失效機理。書中介紹的模塊封裝材料涵蓋瞭連接材料、基闆材料、底闆材料、灌封材料、外殼材料和引綫端子材料等。書中還專門綜述瞭IGBT模塊的最新研究進展。本書對該專業的師生，以及從事功率半導體模塊的研發人員、生産人員和應用技術人員都有較大幫助，值得學習參考。　　本書前言、第1~3章和附錄由天津大學材料科學與工程學院梅雲輝副教授翻譯，第4~5章由中國科學院電工研究所寜圃奇研究員翻譯。限於譯者水平，書中難免有誤譯和欠妥之處，敬請讀者批評指正。　　在本書的翻譯齣版過程中得到瞭美國弗吉尼亞理工大學材料係與電機係終身教授陸國權博士和中國科學院電工研究所溫旭輝研究員的支持和指導，在此錶示衷心感謝。天津大學和中國科學院電工研究所的譯者也藉此機會對研究生馮晶晶、李潔、王迪、陸盛昌等的協助錶示感謝！　　譯者

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