加入國產半導體的隊伍也有兩月，雖然時間不長，但感受到了無盡的激情，從工業為主的日常工作內容到電動汽車為主，新的應用領域有著很多不一樣的東西和樂趣。

今天我們來聊一聊車規模塊中的一種芯片表面互連技術--Die Top System, DTS。

前言

什么是DTS？這個詞匯也是前段時間才第一次聽說，可能很多朋友早就聽說過或者接觸過，突然覺得孤陋寡聞了。出于成本的原因，工業模塊中很少會采用這種技術，所以很多小伙伴不是很了解，包括我自己。

所以，知識的海洋很大，我們只是在其中一葉小舟，在前行的過程中不斷地積累，以應對不同的風浪。

DTS技術

DTS技術由Heraeus提出的一種芯片頂部系統技術，以下基于賀利氏的一篇論文展開，Aarief Syed-Khaja, "Material Solutions for High-reliability and Hightemperature Power Electronics".

模塊內部采用的連接技術最常見的是焊接和鋁線互連，通常使用的鋁線線徑在100um~500um，而這些在150℃以上時，這些的可靠性就有了局限性。這也是很多應用要求模塊封裝技術不斷推陳出新的因素之一，比如新能源汽車。

隨著運行溫度和可靠性要求的提升，在車規模塊中采用銅線代替鋁線，但銅線直接鍵合到傳統的芯片金屬化會導致一些損傷和缺陷，這一點在我們之間聊丹佛斯DBB技術時提到過。從而賀利氏推出的DTS技術有效地解決了硬銅線綁定的一些顧慮，下面是DTS的橫截面圖，

它包含了在銅片上的預涂銀層，來保護芯片免受相對于鋁綁定線而言更高的鍵合力。同時，它將芯片電流產生的熱量均勻地分布到整個芯片表面，降低芯片局部溫度峰值，改善了電熱性能。

銀燒結

傳統焊料的熔點在220℃~240℃之間，在較高的運行溫度下會出現過早的失效，特別是碳化硅此類的寬禁帶半導體的應用中。而銀的熔點在962℃左右，非常薄的銀層（如20um或30um）作為粘合層，能夠滿足高溫要求。同時銀的高熱導率200W/mK，具有較低的熱阻。

DTS

DTS是銅箔帶有預涂銀膏的組合，主要適用于單面水冷設計，其中芯片的熱量也可以有效的從芯片頂部耗散。DTS交付時是保存在8英寸的框架中，易于處理和存儲，銅箔厚度為50um，預印的銀膏為40um。

組裝過程

使用DTS技術的模塊制造和傳統燒結生產過程相似，在基板上放置芯片，取出DTS熱放在芯片表面，可以將模塊內部所有芯片放置完成之后再放置DTS，或者芯片和DTS交替放置，根據實際需求選擇。DTS和芯片同時燒結。

燒結參數

燒結機和工藝參數主要決定了燒結質量。主要參數為時間、壓力和溫度。燒結質量也受到組件上的壓力分布、組件的高度、表面污染和工藝氣氛的影響。通過燒結接頭的孔隙度來評價其質量。對于帶有SMD組件的模塊，如ntc和墊片，應使用適當的高度補償支撐材料。

線鍵合

傳統的半導體芯片采用了標準的鋁金屬化技術。銅線結合在鋁金屬化上是不可能的，需要一個兼容的厚銅金屬化。為了粘合一根直徑為300μm的銅線，需要至少40μm的高質量銅金屬化，以不損害芯片的活性表面。傳統的濕鍍銅還不可能，但仍在研究階段，以高質量實現這一目標。DTS技術可以很好地解決這一問題，能夠滿足500um的粗銅線。

可靠性

DTS系統與銀燒結結合應用對其可靠性有巨大的影響。僅用銀燒結劑代替焊料，用DTS燒結和銅線代替頂部鋁線，在極端條件下，結溫度至少降低了10K，壽命至少增加了10倍。

燒結質量對模塊的可靠性有重要影響，DTS的設計是為了使設備能夠一步燒結，并避免額外的膏印和檢查步驟。器件的兩步燒結過程，即芯片燒結后再進行DTS燒結，可能會在芯片頂部帶來粘附問題，導致燒結質量差。在不可避免的兩步燒結的情況下，建議在放置DTS前進行等離子體清潔步驟。

小結

可見，DTS是為了更好地使用銅綁定線，所有我們經?？吹降慕M合是DTS+TCB，使得模塊能夠運行在更高的結溫和具有更高的可靠性，適用于SiC等第三代半導體的需求。

DTS技術的推出其實和丹佛斯DBB技術有著不小的淵源，有時候推陳出新更多的是優化和創新的結合。我們不也正是在學習的路上希望著能夠有所創新嘛！

審核編輯：湯梓紅