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SiC/GaN功率半導體封裝和可靠性評估技術

為了解決樹脂耐熱溫度的問題，作者（日）菅沼克昭 這樣論述：

本書重點介紹全球功率半導體行業發展潮流中的寬禁帶功率半導體封裝的基本原理和器件可靠性評價技術。書中以封裝為核心，由熟悉各個領域前沿的專家詳細解釋當前的狀況和問題。   主要章節為寬禁帶功率半導體的現狀和封裝、模組結構和可靠性問題、引線鍵合技術、晶片貼裝技術、模塑樹脂技術、絕緣基板技術、冷卻散熱技術、可靠性評估和檢查技術等。儘管極端環境中的材料退化機制尚未明晰，書中還是總結設計了新的封裝材料和結構設計，以儘量闡明未來的發展方向。   本書對於我國寬禁帶（國內也稱為第三代）半導體產業的發展有積極意義，適合相關的器件設計、工藝設備、應用、產業規劃和投資領域人士閱讀。 序 原書前

言 作者名單 第1章緒言 1.1電力變換和功率半導體 1.2功率半導體封裝及可靠性問題 參考文獻 第2章寬禁帶半導體功率器件的現狀與封裝 2.1電力電子學的概念 2.2寬禁帶半導體的特性和功率器件 2.3功率器件的性能指數 2.4其他寬禁帶半導體功率器件的現狀 2.5寬禁帶半導體封裝技術的挑戰 參考文獻 第3章SiC/GaN功率半導體的發展 3.1SiC和GaN功率器件的概念 3.2SiC器件的特徵（低導通電阻、高溫、高速運行） 3.3SiC肖特基勢壘二極體 3.4SiC電晶體 3.5SiC模組 3.6GaN功率器件的特徵 3.7GaN功率器件的特性 3.8GaN功率器件的應用 參考文獻

第4章引線鍵合技術 4.1引線鍵合技術的概念 4.2引線鍵合的種類 4.2.1引線鍵合方法 4.2.2鍵合機制 4.3引線鍵合處的可靠性 4.3.1功率模組疲勞破壞 4.3.2鍵合處的破壞現象 4.3.3鍵合處的裂紋擴展 4.3.4影響接頭破壞的因素 4.4鍵合線材料 4.4.1鋁合金線 4.4.2銅鍵合線 4.4.3銀和鎳材料作為鍵合線的適用性評估 4.4.4包層引線 4.5替代引線鍵合的其他連接技術 4.5.1鋁帶連接4.5.2引線框焊接 4.6結論 參考文獻 第5章晶片貼裝技術 5.1晶片貼裝 5.2無鉛高溫焊料 5.3TLP鍵合 5.4金屬燒結鍵合 5.5固相鍵合和應力遷移鍵合

5.6空洞 5.7未來展望 參考文獻 第6章模塑樹脂技術 6.1半導體封裝的概念 6.2功率模組結構和適用材料 6.2.1殼裝型功率模組 6.2.2模塑型 6.2.3功率模組封裝的演變 6.3密封材料的特性要求 6.3.1絕緣性 6.3.2低熱應力 6.3.3黏附性 6.3.4抗氧化性 6.3.5高散熱 6.3.6流動性和成型性 6.3.7耐濕性和可靠性測試 6.4高耐熱技術的發展現狀 6.4.1高耐熱矽酮樹脂 6.4.2高耐熱環氧樹脂 6.4.3熱固性醯亞胺樹脂 6.4.4高耐熱納米複合材料 參考文獻 第7章基板技術 7.1功率模組的演變和適用基板 7.2基板概要 7.2.1基板種類和分

類 7.2.2陶瓷基板 7.2.3金屬基底基板 7.3散熱板/金屬陶瓷複合材料 7.4SiC/GaN功率半導體基板的特性要求 7.5未來基板技術趨勢 參考文獻 第8章散熱技術 8.1散熱（冷卻）技術的概念 8.2SiC/GaN功率半導體的特性以及與其散熱相關的問題 8.2.1高溫工況的應對方法 8.2.2針對發熱密度增加的應對方法 8.3電氣和電子設備的散熱技術基礎 8.4功率半導體散熱應考慮的要求 8.5下一代功率半導體的散熱理念 8.6有望應用於寬禁帶半導體的散熱技術 8.6.1導熱路徑的進步：直冷式冷卻器 8.6.2散熱結構的進步：雙面散熱模型 8.6.3熱傳導的進步：液體冷卻用高性能

翅片 8.7導熱介面材料 8.7.1導熱介面材料的概念 8.7.2下一代半導體的導熱介面材料 8.7.3TIM所需的特性和問題 8.7.4高熱導率填料系統 8.8實現高溫工況 參考文獻 第9章可靠性評估/檢查技術 9.1功率半導體可靠性試驗 9.2典型環境試驗 9.2.1存儲試驗（高溫低溫） 9.2.2存儲試驗（高溫高濕） 9.2.3溫度迴圈試驗 9.2.4高溫工作壽命試驗（高溫反偏試驗） 9.2.5高溫高濕反偏壽命試驗 9.3其他環境試驗 9.3.1低壓試驗 9.3.2鹽霧試驗 9.3.3加濕+封裝應力系列試驗 9.4功率迴圈試驗 9.4.1功率迴圈試驗的種類 9.4.2功率迴圈試驗的載入

方式 9.4.3熱阻 9.4.4試驗裝置所需的性能規格 9.5功率器件可靠性試驗的檢查方法 9.5.1X射線透射分析 9.5.2超聲成像系統 9.5.3橫截面觀察 9.5.4鎖相紅外熱分析 9.6材料熱阻的評估 9.6.1包括介面熱阻的導熱特性（有效熱導率） 9.6.2熱特性評估系統的配置和測量原理 9.6.3熱性能測量示例 9.7小結參考文獻 220章編後記 參考文獻

樹脂耐熱溫度進入發燒排行的影片

研究穩定抗生物分子沾黏材料之分子結構設計、改質程序建構及生物醫學應用

為了解決樹脂耐熱溫度的問題，作者唐碩禧 這樣論述：

　　自二戰時期到現在，生物惰性材料已發展超過80個年頭，科學家們已了解到利用氫鍵受體或是雙離子結構，可產生厚實的水合層來屏蔽生物分子。然而，進行生物惰性的改質時，由於表面自由能與粗糙度的影響，會讓改質劑難以良好地附著在材料表面上，並在乾燥過程中產生皺縮甚至龜裂的現象。此外，目前的化學接枝方式不但程序繁瑣又耗時，使用藥劑又對環境不友善。而更令人煩惱的是，目前絕大多數的改質劑都是使用具有酯類或是醯胺類官能基的壓克力材料，對於長時間在生物環境中使用會有水解的疑慮，進而導致使用壽命減少的風險產生。　　因此，本論文將分別著重在－改質物的附著性提升、快速化學接枝、抗水解之生物惰性結構設計等三部份進行探討

。以期望未來的生醫材料之設計與生產，能夠朝向穩定而快速的改質以及耐用來發展。　　本論文第一部份使用常壓空氣電漿進行5分鐘的表面活化，使表面氧元素增加24倍，並大幅降低改質物PS-co-PEGMA的聚集現象。而超音波微粒噴塗技術不但可精確控制改質密度達0.01 mg/cm2，且當達到0.3 mg/cm2時，表面即被改質物完整覆蓋。以此技術進行生化檢測盤改質，可提升8倍的檢測靈敏度，使試劑即便稀釋128倍，仍具有高度辨識性。　　本論文第二部份使用親水性雙離子環氧樹脂Poly(GMA-co-SBMA)搭配UV光固化技術，可使每平方公尺的PET不織布纖維薄膜僅需11.5 g的高分子，並照光不到30分鐘

，即可降低近8成的血液貼附及9成的細胞貼附。未來對於PU及PEEK的改質，或是應用在微流道及微型晶片實驗室之領域，這種一步驟快速化學接枝的清潔製程，具有相當大的應用潛力。　　本論文第三部份使用非壓克力型雙離子高分子zP(S-co-4VP)，對材料進行快速的自組裝塗佈改質。不但可降低98%的細菌與血液貼附量，且經過高溫濕式滅菌後的細菌貼附量僅上升74%，而壓克力型雙離子高分子P(S-co-SBMA)卻增加192%。這對於未來在發酵產業、反覆滅菌、長時間使用等需求來說，具有相當大的應用潛力。

鋁合金陽極氧化及其表面處理

為了解決樹脂耐熱溫度的問題，作者楊丁楊崛 這樣論述：

本書詳細介紹了鋁合金表面處理的前處理技術、化學氧化技術、陽極氧化與染色技術、化學鍍與電鍍技術、水洗技術及清潔生產等。同時也對鋁合金紋理蝕刻、電解拋光技術、工藝基本知識、寬溫陽極氧化以及化學鍍前的預浸技術等進行了詳細介紹並列出具有可操作性的相關工藝規範。書中內容不管是對初學者還是有一定工作經歷的讀者都是一本不可多得的參考書或工具書。 本書文字簡練、深入淺出、通俗易懂、實用性強，適合於具有中等文化程度的技術人員閱讀使用，更適合於初次接觸鋁合金表面處理的讀者作為培訓教材。同樣也適用於與鋁合金產品設計相關的人員閱讀使用，使設計人員在設計之始就能對整個鋁合金表面處理有一個全面的認識並對產品加工過程做出

全面考慮，以達到產品設計和表面處理加工的完美結合。 楊丁，長期從事鋁合金陽極氧化及表面處理、金屬化學銑切等方面的新技術、新工藝研發。曾榮獲航空航天部科學技術進步三等獎。出版過《鋁合金紋理蝕刻技術》《鋁合金表面處理技術》《表面處理化學品技術手冊》等多部相關專著。 第一章緒論001 第一節鋁的概述001 一、鋁的物理性質及主要特點001 二、鋁的生物特性003 三、鋁的合金化004 第二節鋁合金分類006 一、變形鋁合金的分類007 二、鑄造鋁合金的分類009 三、鋁的用途010 第三節工藝簡介011 一、工藝011 二、工藝流程012 三、典型工藝013

四、工藝設計的必要性014 五、工藝設計的流程簡介014 第四節工藝設計的基本要求016 一、工藝設計的全域性及成本要求016 二、工藝設計的可靠性要求016 三、工藝設計的環保要求017 四、工藝設計的可操作性要求018 五、工藝設計的可管理性018 六、工藝品質控制方法019 第二章鋁合金表面物理加工技術20 第一節鋁的光滑面加工021 一、磨光022 二、拋光023 三、磁力震光024 四、磨光及拋光設備024 五、品質檢查025 六、鋁光滑面加工的應用範圍026 第二節鋁的粗糙面加工技術028 一、噴砂028 二、拉絲029 三、物理加工方法的選擇要點030 第三節裝掛及加工前驗收技

術條件030 一、裝掛030 二、鋁合金表面處理前品質驗收技術條件032 第三章鋁合金表面預處理與水洗技術33 第一節鋁合金清洗技術033 一、溶劑除油033 二、除蠟035 三、化學除油039 四、操作條件對除油效果的影響043 五、濃縮酸性、弱鹼性除油配方介紹044 六、電解除油046 七、鋁合金化學除油工藝規範047 第二節堿蝕與酸蝕050 一、堿蝕的原理和目的050 二、影響堿蝕的因素052 三、堿蝕的控制054 四、堿蝕工藝的選擇056 五、酸蝕057 六、酸性去氧化膜058 七、光化處理058 第三節水洗技術059 一、水洗的目的059 二、單級連續清洗技術060 三、多級連續清

洗技術060 四、連續給水清洗用水量計算062 五、間隙式多級逆流清洗技術065 六、間隙式多級逆流清洗給水量的計算067 七、連續式和間隙式給水總量比較071 第四章鋁合金紋理蝕刻技術72 第一節酸性環境中的紋理蝕刻072 一、酸性氟化物紋理形成機理073 二、酸性氟化物紋理蝕刻方法074 三、溶液成分及操作條件對紋理蝕刻的影響075 四、常見故障原因及排除方法078 五、霧面蝕刻079 第二節鹼性環境中的紋理蝕刻080 一、鹼性紋理形成機理080 二、鹼性紋理蝕刻方法081 三、溶液成分及操作條件對紋理蝕刻的影響083 四、鹼性紋理蝕刻的常用配方087 五、常見故障原因及排除方法088

第三節鋁合金絲紋蝕刻088 一、工藝原理089 二、絲紋蝕刻的方法090 三、絲紋酸性預蝕刻對絲紋的影響090 四、絲紋鹼性成型蝕刻對絲紋的影響092 五、氧化膜對絲紋清晰度的影響093 六、光亮絲紋蝕刻094 七、氟矽酸鈉絲紋蝕刻094 八、木紋的電解蝕刻095 九、鋁合金絲紋蝕刻工藝規範096 第四節不腐蝕鈦的鋁合金霧面蝕刻099 一、工藝原理099 二、不腐蝕鈦的霧面加工方法102 三、溶液成分及操作條件對霧面蝕刻的影響103 四、霧面蝕刻的適用範圍及操作注意事項104 五、霧面蝕刻工藝規範104 六、霧面蝕刻劑濃縮液的配製107 第五節影印機/雷射印表機硒鼓鋁管蝕刻工藝108 一、紋理

蝕刻108 二、化學鍍鎳111 第五章鋁合金化學與電解拋光技術113 第一節化學拋光113 一、化學拋光的作用及基本原理113 二、化學拋光添加劑114 三、高光亮度化學拋光117 四、一般光亮度化學拋光121 五、化學拋光常見故障原因123 六、影響拋光品質的因素124 第二節低黃煙化學拋光126 一、氮氧化物的產生126 二、氮氧化物的消除與抑制127 三、吸附法低黃煙化學拋光129 四、氧化-還原法低黃煙化學拋光130 五、無高錳酸鉀型低黃煙拋光及純硫酸拋光132 第三節電解拋光133 一、電解拋光的原理133 二、電解拋光的用途及分類137 三、含鉻酸電解液的電解拋光工藝138 四、

溶液成分對電解拋光的影響139 五、攪拌與裝掛141 六、拋光時間與時間寬容度141 七、其他因素對電解拋光的影響142 八、生產中的參數控制144 九、電解拋光的主要故障及排除方法145 十、電解液的老化與維護146 十一、不含鉻酸電解液的電解拋光147 十二、鹼性電解拋光150 十三、前處理控制及靈活使用152 十四、化學與電解拋光溶液消耗量估算153 第六章鋁合金化學氧化155 第一節弱鹼性化學氧化156 一、弱鹼性化學氧化基本原理156 二、BV法157 三、MBV法158 四、EW法161 五、MBV膜層與EW膜層的比較162 六、溶液濃度及工藝條件對膜層品質的影響163 第二節弱

酸性化學氧化164 一、磷酸型化學氧化164 二、無磷酸型化學氧化166 三、無鉻型化學氧化167 四、鋁合金化學黑化處理169 第七章鋁合金陽極氧化171 第一節陽極氧化常識171 一、陽極氧化電解液的選用171 二、陽極氧化的分類173 三、陽極氧化膜的生長過程175 四、陽極氧化膜層的性質178 第二節硫酸陽極氧化180 一、硫酸陽極氧化電解液的組成180 二、硫酸電解液的配製及操作注意事項181 三、硫酸濃度對氧化膜的影響182 四、合金成分對氧化膜層的影響185 五、合金雜質對氧化後光亮度的影響186 六、鋁離子濃度對氧化膜層的影響187 七、電解液溫度對氧化膜的影響187 八、電

流密度與氧化時間對氧化膜層的影響189 九、其他因素對氧化膜層的影響190 十、硫酸電解液維護及常見故障的處理191 十一、改良硫酸陽極氧化的方法194 十二、關於膜層的耐熱性能194 第三節硼酸-硫酸陽極氧化194 一、硼硫酸陽極氧化195 二、改良硼硫酸陽極氧化196 第四節鉻酸陽極氧化197 一、鉻酸陽極氧化的特點197 二、鉻酸陽極氧化的方法198 三、鉻酸陽極氧化操作方法200 四、鉻酸電解液的維護及常見故障處理201 五、硫酸氧化法和鉻酸氧化法比較202 六、鉻酐-草酸鈦鉀法203 第五節草酸陽極氧化204 一、草酸陽極氧化的特點205 二、草酸陽極氧化操作方法206 三、草酸陽極

氧化電解液維護及常見故障處理207 第六節硬質陽極氧化208 一、硬質陽極氧化的特點208 二、硬質陽極氧化的工藝要求209 三、硫酸硬質陽極氧化工藝方法209 四、混酸硬質陽極氧化211 五、硫酸硬質陽極氧化法和混酸硬質陽極氧化法比較212 第七節其他陽極氧化方法212 一、磷酸陽極氧化與T技術簡介212 二、瓷質陽極氧化214 三、納米氧化範本的製備簡介215 四、水溶性樹脂複合氧化工藝218 五、弱鹼性白色氧化工藝218 六、紅寶石膜的加工方法218 七、脈衝與直流疊加對高矽鋁的氧化219 八、鋁合金微弧氧化技術簡介220 第八章氧化膜層著色技術222 第一節吸附染色222 一、色彩的

基本知識223 二、吸附染色的基本要求225 三、染色的基本原理及染色液的配製226 四、影響染色質量的因素227 五、染色操作方法229 六、有機染料染色常見故障原因及處理方法230 七、無機染色231 八、溶劑染色233 九、二次氧化染色234 十、其他染色技術237 第二節封閉處理238 一、水合封孔238 二、重鉻酸鹽和矽酸鹽封孔239 三、水解鹽封孔240 四、低溫封孔241 五、無鎳封孔242 六、不合格氧化膜的退除243 第三節電解著色法244 一、電解著色的基本原理及特點244 二、電解著色工藝245 三、電解著色工藝說明250 第四節電解發色252 一、電解發色的工藝特點25

2 二、電解發色的工藝方法253 三、影響電解發色的因素254 第九章鋁合金化學鍍與電鍍技術256 第一節化學預浸處理256 一、鹼性浸鍍鋅256 二、無氰鹼性浸鋅-鐵或浸鋅-鐵-鎳合金258 三、酸性浸鋅及鋅合金259 四、浸鋅或浸鋅-鎳合金工藝規範260 第二節化學鍍鎳264 一、化學鍍鎳的機理264 二、高溫化學鍍鎳配方及配製方法266 三、中低溫化學鍍鎳268 四、鍍液中各成分的作用269 五、工藝條件的影響272 六、影響鍍液穩定性的主要因素272 七、提高化學鍍鎳溶液穩定性的方法275 八、影響鍍層外觀及硬度的因素276 九、鍍層應力與孔隙率278 十、化學鍍鎳常見故障及處理方法

279 第三節化學鍍鈷280 一、化學鍍鈷配方及配製方法281 二、鍍液中各組分的作用282 三、鍍液的穩定性283 四、化學鍍鈷層的磁性能283 五、化學鍍鈷合金284 第四節電鍍鎳286 一、光亮劑的作用286 二、常用光亮鍍鎳配方287 三、鍍液中各組分的作用288 四、雜質對鍍層的影響289 五、鍍液的維護290 六、鍍鎳常見故障及排除方法291 第五節電鍍鉻293 一、普通鍍鉻293 二、低濃度鍍鉻295 三、鍍鉻常見故障及排除方法296 四、三價鍍鉻296 第六節電泳塗裝與乾燥技術298 一、電泳塗裝原理及特點299 二、電泳塗裝工藝主要參數控制300 三、陰極電泳塗裝的工藝管理3

01 四、電泳常見故障的原因及排除方法303 五、乾燥方法及乾燥設備304 第十章清潔生產簡介308 第一節廢水來源309 一、鋁合金表面處理廢水的來源及分類309 二、減少廢水帶出量的方法310 第二節鋁合金表面處理清潔生產簡介311 一、前處理部分的清潔生產311 二、陽極氧化及後處理工序的清潔生產314 三、電鍍鎳及電鍍鉻的清潔生產317 四、鋁合金表面處理廢水處理簡介318 五、含鉻廢水水合肼處理簡介319 六、廢氣處理簡介322 參考文獻324

聚乳酸與生物基聚乙烯聚摻合物之製備與性質研究

為了解決樹脂耐熱溫度的問題，作者陳均育 這樣論述：

本論文旨在研究利用雙螺桿押出機擠壓法製備聚乳酸(Polylactic acid, PLA)/生物基聚乙烯(Bio-based PE, Bio-PE)摻合物，藉由使用生物可分解塑膠以及製程低汙染的生物基塑膠進行摻合來探討此摻合材料之加工製程與性質。實驗使用乙烯-丙烯酸酯-縮水甘油甲基丙烯酸酯三元聚合物(Ethylene-methyl acrylate–glycidyl methacrylate terpolymer, EMA-GMA)相容劑對摻合物進行相容性改善，並檢測其物理性質、熱性質、機械性質及動態機械性質。本實驗使用聚乳酸(PLA)添加生物基聚乙烯(Bio-PE, LDPE)依重量百分比

(100:0、95:5、90:10、85:15、80:20、0:100 wt%)製備高分子摻合物。為了相容性的改善，添加不同含量(1phr、3phr、5phr)之EMA-GMA於各測試需求。 探討不同重量百分比的Bio-PE和不同添加百分比之EMA-GMA對摻合物的形態學(FT-IR、SEM、Raman、XRD)、物理性質（密度）、機械性質（硬度、耐磨耗指數、抗折強度、抗張強度及耐衝擊強度）、熱性質(DSC、TGA、TMA、MI、HDT)、動態機械性質(DMA)之性能和影響的差異程度。實驗結果得知，經由FT-IR發現紅外線無法觀察PLA與Bio-PE在官能基上的變化，而X光照射的XRD及

雷射照射之Raman測試可發現摻合物隨著Bio-PE含量的增加，其特徵峰皆會更加明顯，以此證明Bio-PE的存在；結構與形態學在SEM圖得知隨著Bio-PE含量的增加表面結構從原來的片狀平面變為Bio-PE覆蓋的表面，而添加相容劑EMA-GMA則會使平面變回片狀平面；物理性質的測試，PLA在添加Bio-PE時密度會因為Bio-PE添加而逐漸減少，而添加EMA-GMA則會先提升而後下降；在機械性質測試結果，發現將Bio-PE含量增加，其抗張與抗折強度與模數皆呈現下降趨勢，耐磨耗方面整體可減少約一半之磨耗，而加入EMA-GMA時則會逐漸變回原本的磨耗量。耐衝擊的測試中，隨著Bio-PE含量增加，其

強度會逐漸下降，但加入3phr EMA-GMA可以提升強度；在熱性質方面，耐裂解性提高效果更加顯著。以上結果顯示聚乳酸/生物基聚乙烯的耐熱性質、延伸率、耐磨耗都有獲得改善。而摻合物添加EMA-GMA有助於改善材料的衝擊強度與延伸率。