新能源汽车模块封装新技术-芯片顶部系统技术与新能源芯片封装清洗介绍

一、新能源汽车模块封装新技术-DTS技术

DTS技术由Heraeus提出的一种芯片顶部系统技术，以下基于贺利氏的一篇论文展开，Aarief Syed-Khaja, "Material Solutions for High-reliability and High temperature Power Electronics".

模块内部采用的连接技术最常见的是焊接和铝线互连，通常使用的铝线线径在100um~500um，而这些在150℃以上时，这些的可靠性就有了局限性。这也是很多应用要求模块封装技术不断推陈出新的因素之一，比如新能源汽车。

随着运行温度和可靠性要求的提升，在车规模块中采用铜线代替铝线，但铜线直接键合到传统的芯片金属化会导致一些损伤和缺陷，这一点在我们之间聊丹佛斯DBB技术时提到过。从而贺利氏推出的DTS技术有效地解决了硬铜线绑定的一些顾虑，下面是DTS的横截面图，

它包含了在铜片上的预涂银层，来保护芯片免受相对于铝绑定线而言更高的键合力。同时，它将芯片电流产生的热量均匀地分布到整个芯片表面，降低芯片局部温度峰值，改善了电热性能。

传统焊料的熔点在220℃~240℃之间，在较高的运行温度下会出现过早的失效，特别是碳化硅此类的宽禁带半导体的应用中。而银的熔点在962℃左右，非常薄的银层（如20um或30um）作为粘合层，能够满足高温要求。同时银的高热导率200W/mK，具有较低的热阻。

2.DTS

DTS是铜箔带有预涂银膏的组合，主要适用于单面水冷设计，其中芯片的热量也可以有效的从芯片顶部耗散。DTS交付时是保存在8英寸的框架中，易于处理和存储，铜箔厚度为50um，预印的银膏为40um。

使用DTS技术的模块制造和传统烧结生产过程相似，在基板上放置芯片，取出DTS热放在芯片表面，可以将模块内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，根据实际需求选择。DTS和芯片同时烧结。

1.//烧结参数

烧结机和工艺参数主要决定了烧结质量。主要参数为时间、压力和温度。烧结质量也受到组件上的压力分布、组件的高度、表面污染和工艺气氛的影响。通过烧结接头的孔隙度来评价其质量。对于带有SMD组件的模块，如ntc和垫片，应使用适当的高度补偿支撑材料。

2.//线键合

传统的半导体芯片采用了标准的铝金属化技术。铜线结合在铝金属化上是不可能的，需要一个兼容的厚铜金属化。为了粘合一根直径为300µm的铜线，需要至少40µm的高质量铜金属化，以不损害芯片的活性表面。传统的湿镀铜还不可能，但仍在研究阶段，以高质量实现这一目标。DTS技术可以很好地解决这一问题，能够满足500um的粗铜线。

三、DTS系统可靠性

DTS系统与银烧结结合应用对其可靠性有巨大的影响。仅用银烧结剂代替焊料，用DTS烧结和铜线代替顶部铝线，在极端条件下，结温度至少降低了10K，寿命至少增加了10倍。

烧结质量对模块的可靠性有重要影响，DTS的设计是为了使设备能够一步烧结，并避免额外的膏印和检查步骤。器件的两步烧结过程，即芯片烧结后再进行DTS烧结，可能会在芯片顶部带来粘附问题，导致烧结质量差。在不可避免的两步烧结的情况下，建议在放置DTS前进行等离子体清洁步骤。

四、新能源芯片封装清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。