以下完整內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球-《功率芯片嵌入式封裝：從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全鏈路解析》三部曲- 文字原創(chuàng)，素材來(lái)源：TMC現(xiàn)場(chǎng)記錄、西安交大、網(wǎng)絡(luò)、半導(dǎo)體廠商
- 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會(huì)在知識(shí)星球發(fā)布，歡迎學(xué)習(xí)、交流

- 1400+最新全球汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的報(bào)告與解析已上傳知識(shí)星球

導(dǎo)語(yǔ)：在電動(dòng)汽車(chē)與新能源技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，芯片內(nèi)嵌式PCB逆變器技術(shù)憑借其創(chuàng)新性與顛覆性，成為2025年汽車(chē)半導(dǎo)體領(lǐng)域的焦點(diǎn)。從Schweizer Electronic AG的p2Pack到保時(shí)捷&博世Dauerpower逆變器，從采埃孚的CIPB方案到麥格納嵌入式功率模塊，從舍弗勒的高壓嵌入式功率模組到威睿新一代內(nèi)埋式封裝CEPU，一系列創(chuàng)新成果標(biāo)志著車(chē)規(guī)級(jí)功率模塊封裝技術(shù)邁向新高度。作為電力電子系統(tǒng)的心臟，功率器件的性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的能效與可靠性。傳統(tǒng)封裝方式在面對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體（如SiC、GaN）時(shí)，暴露出散熱困難、寄生參數(shù)過(guò)大、集成度受限等瓶頸。芯片內(nèi)嵌技術(shù)通過(guò)將功率芯片直接嵌入PCB基板內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了電氣連接、散熱路徑和機(jī)械結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化，為電動(dòng)汽車(chē)、新能源、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來(lái)了顯著的性能提升。

圖片來(lái)源：上海車(chē)展，SysPro拍攝

關(guān)于這一技術(shù)路線，我們已做過(guò)系統(tǒng)性的解讀：芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)全面解析的"七部曲"。今年6月初，有幸參加了TMC2025，并聆聽(tīng)了包括來(lái)自西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的楊旭教授等諸多行業(yè)專家、學(xué)者關(guān)于功率芯片嵌入式封裝技術(shù)相關(guān)的主題報(bào)告，幫助我搞明白了這一技術(shù)方向的來(lái)龍去脈。本文，在基于前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐和市場(chǎng)上的產(chǎn)品技術(shù)方案，對(duì)芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性解析，構(gòu)建《功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝：從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析》三部曲系列文章：

上篇，聚焦寬禁帶器件發(fā)展與封裝瓶頸，梳理電力電子器件發(fā)展脈絡(luò)，揭示傳統(tǒng)封裝在電性能、散熱與可靠性方面的挑戰(zhàn)，并分析電-熱-應(yīng)力耦合問(wèn)題，明確高性能封裝需圍繞電、熱、力學(xué)三大核心問(wèn)題展開(kāi)。

中篇，深入探討芯片內(nèi)嵌PCB封裝的多維度協(xié)同創(chuàng)新，從空間維度（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化）、材料維度（基材性能突破）及可靠性維度（長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)估）三個(gè)方向，提出結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、材料改進(jìn)與可靠性評(píng)估等綜合解決方案，攻克PCB封裝散熱差、熱應(yīng)力大、絕緣可靠性低等短板。

下篇，聚焦工藝實(shí)踐，解析芯片內(nèi)嵌PCB封裝全流程，并深度解析鍍銅芯片、Cell單元集成、PCB嵌入等關(guān)鍵工藝步驟，通過(guò)具體案例揭示理論方案如何轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，并探討其在電力電子系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用與未來(lái)拓展方向。

本文旨在為工程實(shí)踐與技術(shù)產(chǎn)品落地提供系統(tǒng)性指導(dǎo)，助力行業(yè)突破封裝瓶頸，充分釋放寬禁帶器件潛力。

目錄

上篇：寬禁帶器件發(fā)展與封裝瓶頸

1. 電力電子器件發(fā)展歷程與封裝重要性

1.1 電力電子器件發(fā)展脈絡(luò)

1.2 封裝對(duì)器件性能的關(guān)鍵影響

2. 傳統(tǒng)封裝與寬禁帶器件封裝的挑戰(zhàn)

3. 封裝問(wèn)題的綜合分析與解決方案(知識(shí)星球發(fā)布)

3.1 封裝涉及的主要問(wèn)題

3.2 實(shí)現(xiàn)高性能、高密度封裝的解決思路

4. 現(xiàn)有器件封裝的維度劃分與分析(知識(shí)星球發(fā)布)

4.1 封裝的三個(gè)維度劃分

4.2 PCB封裝概念的出現(xiàn)

5. PCB作為封裝的優(yōu)劣勢(shì)分析(知識(shí)星球發(fā)布)

5.1 PCB封裝的優(yōu)勢(shì)

5.2 PCB封裝存在的"短板"

中篇：芯片內(nèi)嵌PCB封裝的多維度協(xié)同創(chuàng)新-互聯(lián)、散熱、基材、絕緣可靠性

6. PCB封裝問(wèn)題的綜合解決思路與維度劃分

6.1 綜合解決思路

6.2 三個(gè)維度的解釋

07 空間維度：結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與電路布局布線優(yōu)化(知識(shí)星球發(fā)布)

7.1 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

7.2 電路布局布線優(yōu)化

8. 材料維度：PCB材料改進(jìn)研究(知識(shí)星球發(fā)布)

8.1 材料改進(jìn)的方向與目標(biāo)

8.2 具體改進(jìn)措施

8.3 性能優(yōu)化驗(yàn)證結(jié)果：5大維度

9. 芯片內(nèi)嵌PCB封裝的絕緣問(wèn)題解析(知識(shí)星球發(fā)布)

9.1 絕緣問(wèn)題的分析方法和思路

9.2 絕緣失效背后的秘密：電樹(shù)枝+銅須

9.3 電樹(shù)枝生長(zhǎng)的影響因素

9.4 直流電場(chǎng)下銅須生長(zhǎng)的秘密

9.5 小結(jié)：芯片內(nèi)嵌PCB封裝絕緣失效的"因果鏈"

下篇：芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝-主流工藝實(shí)踐的深度解析

10 芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝方法指南

10.1 GaN期間的PCB內(nèi)埋封裝

10.2 芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程解析

10.3 Step2 - 鍍銅芯片 · 工藝制程解析(知識(shí)星球發(fā)布)

10.4 Step3 - Cell 單元 · 工藝制程解析(知識(shí)星球發(fā)布)

10.5 Step4 - PCB 嵌入 · 工藝制程解析(知識(shí)星球發(fā)布)

10.6 小結(jié)

11 總結(jié)

|SysPro備注：本文為概述，更多記錄與解讀請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球中查閱

上篇：寬禁帶器件發(fā)展與封裝瓶頸

01

電力電子器件發(fā)展歷程與封裝重要性

1.1 電力電子器件發(fā)展脈絡(luò)

電力電子技術(shù)的發(fā)展史，本質(zhì)上是器件技術(shù)的迭代史。1956年晶閘管的發(fā)明開(kāi)啟了電力電子時(shí)代，其后的功率MOSFET和IGBT進(jìn)一步推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步。2010年后，氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等寬禁帶器件的實(shí)用化，標(biāo)志著第三次技術(shù)革命的到來(lái)。

以晶閘管為例，從發(fā)明到應(yīng)用于直流輸電耗時(shí)16年；IGBT從發(fā)明到商業(yè)化應(yīng)用用了15年。而SiC器件自2011年商業(yè)化以來(lái)，14年過(guò)去了，其推廣速度仍未達(dá)預(yù)期，這其中封裝技術(shù)是重要瓶頸。

圖片來(lái)源：西安交大

1.2 封裝對(duì)器件性能的關(guān)鍵影響

半導(dǎo)體器件的性能由芯片和封裝共同決定。芯片決定電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)和載流子分布，而封裝直接影響：

可用電流和功率容量：封裝結(jié)構(gòu)決定器件的電流承載能力

電壓頻率特性：寄生參數(shù)影響高頻性能

開(kāi)關(guān)損耗：封裝電阻和電感導(dǎo)致額外能量損耗

傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝主要考慮成本、性能和功率密度三個(gè)方面。在大多數(shù)情況下，我們?yōu)榱私档统杀?，封裝設(shè)計(jì)以成本優(yōu)化為主，只有少部分會(huì)進(jìn)行性能優(yōu)化和功率密度優(yōu)化。然而，高性能封裝往往需要付出更高的成本代價(jià)。這種傳統(tǒng)的封裝方式在面對(duì)寬禁帶器件時(shí)，逐漸暴露出諸多問(wèn)題。那么，究竟有哪些挑戰(zhàn)呢？

02

寬禁帶器件封裝的挑戰(zhàn)

寬禁帶器件對(duì)封裝的挑戰(zhàn)主要在三方面：

電性能方面：寬禁帶器件，如SiC器件和GaN器件，開(kāi)關(guān)速度比常規(guī)硅器件快10倍以上。若沿用傳統(tǒng)的硅器件TO塑封，不進(jìn)行優(yōu)化，雜散電感過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生很高的電壓尖峰和寄生振蕩，導(dǎo)致器件擊穿、誤觸發(fā)等問(wèn)題，無(wú)法充分發(fā)揮寬禁帶器件的優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致器件無(wú)法發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，甚至可能因過(guò)電壓而燒毀。以常見(jiàn)的硅器件 TO 塑封為例，其雜散電感在某些情況下甚至?xí)剐酒膶?shí)際工作性能降低 30% - 40%。

圖片來(lái)源：西安交大

散熱方面：寬禁帶器件芯片面積比Si器件小很多，碳化硅器件芯片面積更是比硅器件小3 - 5倍以上。在發(fā)熱相近的情況下，熱流密度會(huì)提高5 - 10倍，導(dǎo)致結(jié)溫顯著升高。雖然SiC允許較高的結(jié)溫，但封裝材料的限制使得器件難以達(dá)到如此高的溫度，傳統(tǒng)散熱方式無(wú)法有效控制結(jié)溫。

圖片來(lái)源：西安交大

可靠性方面：芯片尺寸小、溫度高會(huì)導(dǎo)致工作時(shí)的溫循較高；同時(shí)，由于芯片與封裝材料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，在溫度循環(huán)變化的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂、鍵合線脫落等問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在功率設(shè)備的故障中，約有 30% - 40% 是由封裝的可靠性問(wèn)題引起的。

圖片來(lái)源：西安交大

耦合問(wèn)題：最關(guān)鍵的是，上面所述這三大問(wèn)題不是孤立的，而是相互 “糾纏”：

熱 - 電耦合：散熱差→溫度高→電性能（如電阻、載流子遷移率）變，電性能惡化又可能讓損耗、發(fā)熱更嚴(yán)重，惡性循環(huán)。

熱 - 應(yīng)力耦合：溫度變化→熱應(yīng)力→封裝結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂，反過(guò)來(lái)影響散熱、電連接，可靠性暴跌。

電場(chǎng) - 絕緣耦合、電流 - 應(yīng)力耦合：電場(chǎng)分布影響絕緣，電流產(chǎn)生的電磁力、焦耳熱帶來(lái)應(yīng)力，和電性能、散熱、可靠性問(wèn)題交叉影響，復(fù)雜度直接拉滿。

圖片來(lái)源：西安交大

因此，封裝成為制約寬禁帶器件發(fā)展的重要瓶頸，好器件需要好封裝來(lái)匹配。為了最大程度的發(fā)揮出寬禁帶器件優(yōu)勢(shì)，我們需要搞明白電、熱、可靠性層面的問(wèn)題，以及它們的 “聯(lián)動(dòng)搞事” 背后邏輯。那么，針對(duì)上述的挑戰(zhàn)，需要怎樣的分析方法，又有哪些有效的解決方案呢？我們接著聊。

03

封裝問(wèn)題的綜合分析與解決方案

3.1 封裝涉及的主要問(wèn)題

從上面解讀可知：封裝主要涉及電性能、散熱和可靠性三個(gè)方面的問(wèn)題：

電性能問(wèn)題：要求器件工作可靠，減少雜散電感等參數(shù)對(duì)性能的影響

散熱問(wèn)題：需要有效將熱量散出，控制結(jié)溫

可靠性問(wèn)題：則要減少應(yīng)力，提高器件的使用壽命。

因此，先進(jìn)封裝技術(shù)，要僅僅圍繞此三者開(kāi)展。下面講講具體可以有哪些可選手段。

3.2 實(shí)現(xiàn)高性能、高密度封裝的解決思路

搞清楚了問(wèn)題來(lái)源，下面解決問(wèn)題。

這背后的核心邏輯是：我們需要找到一種封裝，攻克電、熱、力學(xué)層面的挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮寬禁帶器件優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)高性能、高密度的封裝。

因此，我們需要分電性能、熱性能、力學(xué)性能三條主線展開(kāi)。

3.2.1 電性能維度(知識(shí)星球發(fā)布)...3.2.2 熱性能維度(知識(shí)星球發(fā)布)...3.2.3 力學(xué)性能維度(知識(shí)星球發(fā)布)...

再升華一個(gè)層次，其實(shí)上述所有問(wèn)題最終真正的落腳點(diǎn)無(wú)非三處：基板、互聯(lián)、密封。具體怎么做呢？我們接著往下看。

04

現(xiàn)有器件封裝的維度劃分與分析

4.1 封裝的三個(gè)維度解析(知識(shí)星球發(fā)布)...

4.2 芯片內(nèi)嵌PCB封裝的誕生(知識(shí)星球發(fā)布)...

05

PCB作為封裝的優(yōu)劣勢(shì)分析

5.1 PCB封裝的優(yōu)勢(shì)(知識(shí)星球發(fā)布)...

5.2 PCB封裝存在的"三點(diǎn)短板"(知識(shí)星球發(fā)布)...

那么，針對(duì)上述PCB封裝存在的先天問(wèn)題，如何解決呢？我們?cè)?/strong>中篇繼續(xù)展開(kāi)。

中篇

芯片內(nèi)嵌PCB封裝的多維度協(xié)同創(chuàng)新：互聯(lián)、散熱、基材、絕緣可靠性

06

PCB封裝問(wèn)題的綜合解決思路與維度劃分

6.1綜合解決思路

針對(duì)PCB作為封裝存在的問(wèn)題，需要從互連、散熱、應(yīng)力、絕緣等方面進(jìn)行綜合解決。進(jìn)一步分析可歸納為物理空間設(shè)計(jì)、材料本質(zhì)特性、長(zhǎng)期可靠性三維度個(gè)方向。

6.2 三個(gè)維度的解釋

1. 空間維度 → 聚焦 “結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”

針對(duì)的問(wèn)題：互連、散熱（前文中的 PCB 封裝 “散熱差”“熱應(yīng)力”，本質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)）。

解決的思路：電熱耦合空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化

|SysPro解釋：寬禁帶器件工作時(shí)，電、熱特性相互影響（電熱耦合），需要通過(guò)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（比如布線布局、散熱通道、芯片與基板的堆疊方式），讓電性能（低寄生、高傳輸）和熱管理（高效散熱）協(xié)同優(yōu)化，解決 “想密集布線提升性能，但容易熱量堆積” 的矛盾。

圖片來(lái)源：西安交大

2. 材料維度 → 聚焦 “基材突破”

針對(duì)的問(wèn)題：應(yīng)力、絕緣（前文中的 “熱應(yīng)力大”“絕緣可靠性差”，和 FR-4 基材的性能缺陷直接相關(guān)）。

解決的思路：電熱力高性能 PCB 材料制備

|SysPro解釋：傳統(tǒng) FR-4 材料在 “電（絕緣、寄生參數(shù)）、熱（導(dǎo)熱、膨脹系數(shù)）、力（機(jī)械強(qiáng)度、應(yīng)力匹配）” 方面無(wú)法滿足寬禁帶器件需求，必須開(kāi)發(fā)高性能 PCB 材料—— 比如更高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)、高絕緣強(qiáng)度的基材，同時(shí)兼顧電、熱、力性能，從 “材料根上” 解決問(wèn)題。

圖片來(lái)源：西安交大

3. 可靠性維度 → 聚焦 “長(zhǎng)期穩(wěn)定”

針對(duì)的問(wèn)題：應(yīng)力、絕緣（前文中的熱應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂、絕緣老化失效，都是 “可靠性” 范疇）。

解決的思路：應(yīng)力 - 絕緣可靠性評(píng)估

|SysPro解釋：寬禁帶器件工作時(shí)，應(yīng)力（熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力）和絕緣性能相互影響（比如應(yīng)力集中會(huì)加速絕緣老化），需要建立可靠性評(píng)估體系—— 模擬實(shí)際工況（溫度循環(huán)、電壓沖擊等），量化分析“應(yīng)力如何影響絕緣壽命”，通過(guò)模擬電場(chǎng)施加，觀察電損傷、電樹(shù)枝生長(zhǎng)、電遷移等現(xiàn)象，提前發(fā)現(xiàn)潛在失效風(fēng)險(xiǎn)，保障長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖片來(lái)源：西安交大

| SysPro備注：此處先做概述，在后續(xù)章節(jié)中會(huì)展開(kāi)講講，說(shuō)明背后的機(jī)理和解決方法。

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07

空間維度：結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與電路布局布線優(yōu)化

7.1 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新（知識(shí)星球發(fā)布)

針對(duì)寬禁帶器件（如 SiC、GaN）對(duì)"低雜散電感、高性能散熱"的需求，從互連設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)兩方面，來(lái)看看如何通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新解決問(wèn)題？主要有兩個(gè)方面。

7.1.1 低雜散電感、高密度互連的實(shí)現(xiàn)...

7.1.2 高性能散熱的實(shí)現(xiàn)...

7.2 電路布局布線優(yōu)化（知識(shí)星球發(fā)布)...

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08

材料維度：PCB材料改進(jìn)研究

8.1 材料改進(jìn)的方向與目標(biāo)(知識(shí)星球發(fā)布)...

8.2 具體改進(jìn)手段(知識(shí)星球發(fā)布)...

那么，這一解決方案效果如何呢？我們從導(dǎo)熱、膨脹、機(jī)械、介電、絕緣五大維度來(lái)看下測(cè)試結(jié)果。

8.3 性能優(yōu)化驗(yàn)證結(jié)果：5大維度(知識(shí)星球發(fā)布)

8.3.1 導(dǎo)熱性能...

8.3.2 膨脹系數(shù)...

8.2.3. 機(jī)械強(qiáng)度...

8.2.4 介電性能...

8.2.5 絕緣性能...

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09

芯片內(nèi)嵌PCB封裝的絕緣問(wèn)題解析

9.1 絕緣問(wèn)題的分析方法和思路

在可靠性維度下，絕緣問(wèn)題是重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，下面我們聚焦 “PCB 封裝的絕緣問(wèn)題”，研究電熱耦合場(chǎng)下PCB封裝材料絕緣損傷失效機(jī)理和影響。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們普遍認(rèn)為只有電壓高時(shí)才會(huì)出現(xiàn)絕緣問(wèn)題，但實(shí)際上，在PCB中，即使電壓不是特別高，由于芯片表面邊角等因素導(dǎo)致的電場(chǎng)集中，也會(huì)引發(fā)絕緣失效。特別是在電力電子應(yīng)用環(huán)境下，高溫、非正弦波、快速變化的方波等因素會(huì)對(duì)絕緣材料造成惡劣影響。

所以，想要完整還原 PCB 絕緣失效的 “因 - 果” 過(guò)程，采用以下邏輯開(kāi)展這個(gè)工作：模擬真實(shí)放電試樣 → 施加多場(chǎng)耦合應(yīng)力 → 觀測(cè)絕緣損傷（電樹(shù)枝、放電數(shù)據(jù)）。下面我們具體來(lái)看看。

圖片來(lái)源：西安交大

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9.2 絕緣失效背后的秘密：電樹(shù)枝+銅須(知識(shí)星球發(fā)布)...

9.3電樹(shù)枝生長(zhǎng)的影響因素(知識(shí)星球發(fā)布)...9.4 直流電場(chǎng)下銅須生長(zhǎng)的秘密(知識(shí)星球發(fā)布)...9.5小結(jié)：芯片內(nèi)嵌PCB封裝絕緣失效的"因果鏈"(知識(shí)星球發(fā)布)...

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下篇芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝-主流工藝實(shí)踐的深度解析

導(dǎo)語(yǔ)：在上篇中，我們了解了為什么封裝是制約寬禁帶器件發(fā)展的重要瓶頸？明確了好器件需要好封裝來(lái)匹配。為了最大程度的發(fā)揮出寬禁帶器件優(yōu)勢(shì)，我們需要搞明白電、熱、可靠性層面的問(wèn)題，以及它們的“聯(lián)動(dòng)搞事” 背后邏輯。

在中篇中，我們深入探討了寬禁帶器件封裝所面臨的電性能、散熱及可靠性等多維度挑戰(zhàn)，并從空間維度（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化）、材料維度（基材性能突破）及可靠性維度（長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)估）三個(gè)方向，系統(tǒng)闡述了PCB封裝技術(shù)的創(chuàng)新路徑與解決方案。

然而，技術(shù)突破不僅需理論支撐，更需實(shí)踐驗(yàn)證。下篇，將聚焦芯片內(nèi)嵌PCB封裝的主流工藝實(shí)踐，從內(nèi)埋GaN器件的PCB封裝結(jié)構(gòu)解析，到全流程工藝制程的深度拆解，再到關(guān)鍵工藝步驟（如鍍銅芯片、Cell單元集成、PCB嵌入等）的詳細(xì)說(shuō)明，我們將通過(guò)具體工藝案例，揭示如何將理論方案轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，并探討該技術(shù)在電力電子系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用與未來(lái)拓展方向。

圖片來(lái)源：ASK

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10

芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝方法指南

10.1 內(nèi)嵌GaN器件的PCB內(nèi)埋式封裝結(jié)構(gòu)說(shuō)明

最后，我們聊一聊這一技術(shù)方案的工藝制程。

芯片內(nèi)嵌PCB封裝的核心目標(biāo)是通過(guò)將芯片（如SiC、GaN等功率半導(dǎo)體芯片）嵌入PCB內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)高集成度、高性能的封裝解決方案。正如我們上面所述，整個(gè)制程包含互連設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、層壓工藝，只有掌握這些，才能為后續(xù)實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

我們借助下圖，一起先來(lái)看看PCB內(nèi)埋式封裝的基本結(jié)構(gòu)。

下圖所示為芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)的概念圖 (Power Chip Embedding)。整體結(jié)構(gòu)分為頂部連接（top connections）、隔離層（isolation）和底部連接（bottom connections），通過(guò)特殊的制程工藝，將功率芯片直接嵌入到PCB板間，實(shí)現(xiàn)器件與PCB的一體化。

簡(jiǎn)單些理解，就是將傳統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體模塊轉(zhuǎn)化為平面化配置的形式，用鍍銅連接(Plated Cu Connections)替代了傳統(tǒng)的鍵合線工藝(Bonding Wires)。

圖片來(lái)源：HAL

了解了PCB內(nèi)埋式封裝的基本結(jié)構(gòu)后，那么內(nèi)埋PCB封裝工藝的全流程是什么樣子呢？我們接著往下看。

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10.2 芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程解析

(知識(shí)星球發(fā)布)

下圖芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程。概述下來(lái)一共6個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：...

下面我們對(duì)其中的最為關(guān)鍵的幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行展開(kāi)，說(shuō)明其中的細(xì)分工藝制程方法，關(guān)鍵！

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10.3Step2 - 鍍銅芯片 · 工藝制程解析

(知識(shí)星球發(fā)布)

鍍銅芯片，指對(duì)晶圓進(jìn)行鍍銅處理，目的是優(yōu)化芯片的電氣連接和散熱性能。這一步至關(guān)重要，它直接關(guān)系到芯片與PCB之間互連的可靠性和性能。特別是在功率半導(dǎo)體應(yīng)用中，高質(zhì)量的鍍層能夠滿足高頻、高功率的需求。整個(gè)工藝流程包含十個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每一步都緊密相連，共同構(gòu)建起高質(zhì)量的銅電鍍層...

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10.4Step3 -Cell 單元· 工藝制程解析

(知識(shí)星球發(fā)布)

下面我們接著看看另一個(gè)關(guān)鍵工藝：PCB封裝Cell單元的工藝，這一步用于將芯片與DTS層集成，形成可用于PCB封裝的功能單元。整個(gè)過(guò)程包含6個(gè)關(guān)鍵步驟...

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10.5Step4 - 芯片PCB嵌入· 工藝制程解析

(知識(shí)星球發(fā)布)

下面我們聊聊整個(gè)工藝制程中最為重要的一部：芯片的PCB嵌入...

圖片來(lái)源：Schweizer

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內(nèi)埋式PCB封裝工藝的拓展和創(chuàng)新應(yīng)用

(知識(shí)星球發(fā)布)

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12 總結(jié)

到此，關(guān)于功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝 · 從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析就基本結(jié)束了，內(nèi)容比較多，我們?cè)賹⑸?、中、下三篇串起?lái)，進(jìn)行總結(jié)。

在上篇中，我們了解了電力電子器件的發(fā)展歷程中，封裝技術(shù)的重要性日益凸顯。寬禁帶器件的開(kāi)關(guān)速度快、功率密度高，對(duì)封裝技術(shù)提出了更高要求，尤其在電性能、散熱和可靠性方面。

傳統(tǒng)封裝技術(shù)在面對(duì)寬禁帶器件時(shí)暴露出諸多問(wèn)題，如雜散電感過(guò)大、散熱困難、熱應(yīng)力導(dǎo)致的可靠性下降等。這些問(wèn)題相互耦合，形成復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)。因此，先進(jìn)封裝技術(shù)需圍繞電性能、散熱和可靠性三個(gè)核心問(wèn)題展開(kāi)。

【上篇 · 鏈接】功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝：從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析

圖片來(lái)源：西安交大

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在中篇中，針對(duì)這些挑戰(zhàn)，提出了多種解決方案。

在電性能方面，通過(guò)高密度多層布線和低寄生電感設(shè)計(jì)來(lái)提升性能；在散熱方面，選用高熱導(dǎo)率基板和優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)來(lái)強(qiáng)化熱管理；在可靠性方面，通過(guò)減小熱應(yīng)力、優(yōu)化材料匹配來(lái)提高器件壽命。

圖片來(lái)源：西安交大

PCB封裝作為一種有潛力的解決方案，通過(guò)高密度互連、集成化設(shè)計(jì)和成熟工藝，實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能的封裝目標(biāo)。然而，PCB封裝也面臨散熱差、熱應(yīng)力大和絕緣可靠性等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，我們從空間維度、材料維度和可靠性維度出發(fā)，探討了了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、材料改進(jìn)和可靠性評(píng)估等綜合解決方案。

圖片來(lái)源：西安交大

從電、熱、力學(xué)維度出發(fā)，通過(guò)高密度布線降電感、高熱導(dǎo)基板強(qiáng)化散熱、匹配熱膨脹系數(shù)減應(yīng)力；還創(chuàng)新 PCB 封裝，利用其高密度互連、集成化優(yōu)勢(shì)適配寬禁帶特性，同時(shí)攻克其散熱、應(yīng)力、絕緣短板。

【中篇 · 鏈接】功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝：從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析(中篇)

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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最后，在下篇中，我們學(xué)習(xí)、深度解讀芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程，一共6大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們了解了其核心是通過(guò)鍍銅芯片、Cell單元集成、PCB嵌入等關(guān)鍵工藝步驟，實(shí)現(xiàn)了功率半導(dǎo)體芯片與PCB的高質(zhì)量集成，在此基礎(chǔ)上對(duì)上述三大工藝制程的細(xì)分步驟進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

以上功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析。感謝你的閱讀，希望有所幫助！

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以上《功率芯片PCB內(nèi)埋式封裝：從概念到量產(chǎn)的全鏈路解析》的全集匯總（節(jié)選），完整內(nèi)容、相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)方案資料、深度解讀、視頻解析已在在知識(shí)星球「SysPro電力電子技術(shù)EE」中發(fā)布，全文18500字+，歡迎進(jìn)一步查閱、學(xué)習(xí)，希望有所幫助！