電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）去年我們曾報道過緯湃科技的PCB嵌入功率芯片方案，這種方案能夠提供極佳的電氣性能，包括高壓絕緣性能、散熱性能、過電流能力等，都要比傳統(tǒng)封裝的功率模塊更好。

而最近我們也發(fā)現(xiàn)Schweizer在更早前其實就已經(jīng)推出了名為P2的封裝方案，這個方案同樣是將功率半導體嵌入PCB中。他們在2023年開始與英飛凌合作開發(fā)，將英飛凌1200V CoolSiC芯片嵌入到PCB中的技術(shù)，并應用到電動汽車上。

P2封裝的優(yōu)勢和應用

根據(jù)Schweizer的介紹，P2不僅僅是一種新封裝方法，其作用是能根據(jù)完全不同的原理來研發(fā)電力電子系統(tǒng)。利用智能p2封裝技術(shù)研發(fā)的應用可實現(xiàn)高功率、緊湊結(jié)構(gòu)型式和高集成深度。系統(tǒng)供應商的制造鏈以及系統(tǒng)中的構(gòu)建和連接技術(shù)都明顯得以簡化。此外，從系統(tǒng)層面也開始有了節(jié)省成本的潛力。

p2封裝結(jié)構(gòu)圖，來源：Schweizer

傳統(tǒng)的封裝方案，以功率模塊為例，目前在電動汽車主驅(qū)逆變器上的功率模塊，基本上是注塑式或是框架式封裝。由于功率芯片在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，因此大多數(shù)都使用高導熱和電氣絕緣的基板，將功率芯片焊接在基板上，比如覆銅陶瓷基板等，以實現(xiàn)良好的芯片散熱。

這種基于陶瓷基板的功率模塊，其中的芯片只能通過陶瓷表面覆銅進行單層布線，并采用架空鍵合線等方式實現(xiàn)電路連接，這種連接方式使得電氣性能和散熱受到了很大的限制，特別是降低換流回路和柵極控制回路的雜感和芯片間的熱耦合方面。

而p2封裝的優(yōu)勢，包括其采用的引線框架能夠?qū)崿F(xiàn)出色的散熱，明顯降低系統(tǒng)熱阻，同時還能提高產(chǎn)品的堅固性和使用壽命。另外，因為功率芯片嵌入后，沒有了鍵合線相關的額封裝電阻，所以整體導通電阻會得到降低；系統(tǒng)中寄生電感更小，開關損耗更低；封裝形式提供了更高的功率密度。

對于整個系統(tǒng)而言，采用嵌入PCB封裝，減少了一些無源器件、連接器等，能夠大幅簡化供應鏈和制造流程，伴隨著散熱性能的提高，能夠有效降低系統(tǒng)的成本。

p2封裝主要應用于直流和交流系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換，包括汽車48V系統(tǒng)中，由于支持低電感開關的特性，可以在p2封裝中使用80V的MOSFET。除了功率芯片，p2封裝還可以嵌入高精度的電流測量等傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的相位電流測定。

不過目前官網(wǎng)上還未展示出1200V CoolSiC嵌入的技術(shù)方案和細節(jié)，這項技術(shù)在2023年的PCIM歐洲展上已經(jīng)有展出。

PCB嵌入封裝在電動汽車主驅(qū)上的應用優(yōu)勢

PCB嵌入的功率器件封裝，在性能上的優(yōu)勢可以延續(xù)到電動汽車主驅(qū)逆變器等高壓應用。此前緯湃科技表示，PCB使用的絕緣材料可以滿足400V至1000V高壓絕緣的要求，且在通過電流的能力上，使用PCB嵌入式功率模塊，單位通流能力相比傳統(tǒng)封裝的功率模塊要提升約40%。這也意味著在同樣的電流輸出情況下，功率芯片使用量可以減少三分之一；在相同功率輸出需求的應用中，功率模塊物料成本能夠降低20%。

在電動汽車關鍵的能耗方面，PCB嵌入式封裝帶來的低熱阻，低導通電阻、低開關損耗，也能為主驅(qū)逆變器帶來更高的效率。根據(jù)緯湃的數(shù)據(jù)，在800V逆變器中采用PCB嵌入封裝SiC模塊，相比傳統(tǒng)的框架式封裝SiC模塊，逆變器的WLTC循環(huán)損耗可以減少60%。

小結(jié)：

顯然，PCB嵌入式封裝對于各種應用都能夠帶來多方面的好處，包括散熱、效率、成本等。但對于汽車應用來說，新型封裝還需要進行更長時間的驗證，比如在工業(yè)領域大規(guī)模應用，再逐步推廣至汽車領域。