電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道 嵌入式封裝，在當(dāng)前功率模塊正在往更高功率密度，更高效率的趨勢下，成為了行業(yè)內(nèi)一個重要的技術(shù)趨勢。近期國內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商派恩杰也基于嵌入式封裝技術(shù)推出了功率模塊解決方案。

緯湃科技此前在一場研討會上表示，在電氣性能方面，PCB具有天然的優(yōu)勢，比如可以進(jìn)行多層布線，通過控制線間距及層間距減少EMC的影響；PCB使用的絕緣材料可以滿足400V至1000V高壓絕緣的要求；埋入PCB的電子器件可以通過高散熱材料和合理的散熱層設(shè)計達(dá)到優(yōu)秀的散熱性能。因此PCB嵌入功率芯片的技術(shù)用于功率模塊封裝具有極大的性能潛力。

根據(jù)緯湃的技術(shù)評估數(shù)據(jù)，首先在通過電流的能力上，傳統(tǒng)封裝的功率模塊大概是每29平方毫米芯片101A，而PCB嵌入式功率模塊中每29平方毫米芯片是142A，單位通流能力提升約40%，這也意味著相同電流輸出的情況下，功率芯片用量可以減少三分之一。在相同的功率輸出要求下，功率模塊的物料成本可以降低20%。

具體到逆變器的應(yīng)用中，以800V逆變器、采用SiC功率芯片為例，逆變器采用嵌入式封裝SiC模塊后，相比采用框架式封裝的SiC模塊，逆變器的WLTC循環(huán)損耗減少60%，同時還能降低逆變器尺寸。

長期以來，傳統(tǒng) Si 基功率模塊普遍采用引線鍵合二維平面封裝，憑借低成本、工藝成熟的優(yōu)勢占據(jù)主流市場。但其核心短板 —— 寄生電感居高不下，在 SiC MOSFET 普及后愈發(fā)凸顯：傳統(tǒng) 62mm 功率模塊寄生電感高達(dá) 20nH，而 SiC MOSFET 的開關(guān)頻率是 Si IGBT 的 5~10 倍，對寄生電感的敏感度呈指數(shù)級提升，直接引發(fā)功率回路與驅(qū)動回路雙重風(fēng)險。?

在功率回路中，高頻開關(guān)下寄生電感與器件寄生電容形成諧振回路，產(chǎn)生高頻振蕩；SiC 的高 di/dt 特性還會誘使寄生電感產(chǎn)生電壓過沖，不僅增加額外損耗，更可能突破器件耐受電壓閾值導(dǎo)致失效。在驅(qū)動回路中，寄生電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓會拖慢驅(qū)動電壓響應(yīng)速度，限制 SiC 高速開關(guān)優(yōu)勢的發(fā)揮；同時引發(fā)柵極電壓振蕩，加劇橋臂串?dāng)_、誤開通風(fēng)險，縮短柵氧層壽命，疊加功率回路損耗后，模塊散熱壓力急劇增大，成為高頻應(yīng)用場景的核心瓶頸。?

當(dāng)傳統(tǒng)封裝無法適配 SiC 器件的性能潛力時，嵌入式封裝（Chip Embedded Package）作為全新互連方案應(yīng)運(yùn)而生，以 “消除鍵合線” 為核心突破，成為解決寄生電感問題的關(guān)鍵路徑。

派恩杰嵌入式封裝的核心理念，是通過類PCB工藝將芯片電極以填銅盲孔垂直引至頂部多層電路，徹底消除鍵合線。這一架構(gòu)變革帶來五大性能躍升：

1. 極低寄生電感：以填銅盲孔取代鍵合線，驅(qū)動回路寄生電感低至1.5nH，功率回路降至3nH，僅為傳統(tǒng)方案的1/10，從根本上消除高頻振蕩與電壓過沖。
2. 低結(jié)溫運(yùn)行：寄生電感減小直接降低開關(guān)損耗，發(fā)熱量顯著下降。配合優(yōu)化的熱傳導(dǎo)路徑，芯片工作結(jié)溫大幅降低，可靠性得到數(shù)量級提升。
3. 功率密度倍增：陶瓷基板的部分電流回路轉(zhuǎn)移至頂部多層電路，簡化了基板布線復(fù)雜度，使模塊尺寸大幅縮減。派恩杰嵌入式模塊占地面積不足銀行卡二分之一，功率密度實(shí)現(xiàn)革命性突破。
4. 高通流能力：填銅盲孔陣列與多層大面積銅電路的橫截面積遠(yuǎn)超細(xì)長鍵合線，顯著降低頂層互聯(lián)電阻。同時，頂層銅電路提供更大散熱面，模塊電流等級得到質(zhì)的提升，完美適配SiC MOSFET對高通流密度的需求。
5. 設(shè)計自由度高：多層電路設(shè)計使電極引出位置靈活可變，可兼容各類現(xiàn)行封裝引腳布局，并支持與驅(qū)動電路高度集成，進(jìn)一步減小驅(qū)動回路寄生電感，實(shí)現(xiàn)"芯片-驅(qū)動-模塊"一體化設(shè)計。

除性能外，嵌入式封裝在量產(chǎn)能力和成本上同樣具備優(yōu)勢。借鑒PCB拼板工藝，數(shù)十甚至上百個模塊可組成大面板同步加工，一次流程完成批量生產(chǎn)，單顆模塊加工時間與成本被大幅攤薄。成熟的PCB產(chǎn)業(yè)鏈已實(shí)現(xiàn)24小時自動化運(yùn)行，最大限度降低人為失誤，確保生產(chǎn)穩(wěn)定性與一致性，良品率與交付周期顯著優(yōu)于傳統(tǒng)封裝。PCB加工擁有全球化的設(shè)備與材料供應(yīng)鏈，充分的市場競爭帶來成本優(yōu)勢與供應(yīng)保障。依托這一成熟生態(tài)，嵌入式封裝可快速實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃?，無需重建昂貴的專用產(chǎn)線。

基于嵌入式封裝技術(shù)，派恩杰推出的SiC功率模塊已實(shí)現(xiàn)驅(qū)動回路1.5nH、功率回路3nH的業(yè)界領(lǐng)先水平。其超緊湊尺寸與卓越電熱性能，為系統(tǒng)級效率提升與成本優(yōu)化提供了全新路徑。

為拓展應(yīng)用場景，派恩杰還提供表面鍍銅芯片解決方案，進(jìn)一步降低模塊厚度與成本。下一代產(chǎn)品將搭載該技術(shù)，持續(xù)推動性能與成本的邊際優(yōu)化。

嵌入式封裝破解了SiC MOSFET高頻應(yīng)用中的寄生電感難題，在新能源汽車、光伏逆變、數(shù)據(jù)中心電源等SiC應(yīng)用爆發(fā)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，這一技術(shù)不僅提供了高性能、高可靠、低成本的理想載體，更以類PCB工藝的可量產(chǎn)性，為產(chǎn)業(yè)規(guī)?；娲鷴咔辶苏系K。