以下完整內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球- 《芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)方案全面解析的七部曲》系列文章- SysPro原創(chuàng)文章，僅用于SysPro內(nèi)部使用- 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- 非授權(quán)不得轉(zhuǎn)載，或用于任何形式的培訓(xùn)、傳播等盈利性活動(dòng)

導(dǎo)語(yǔ)：芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)，即將功率芯片直接嵌入到PCB板內(nèi)，通過(guò)特殊的制程工藝實(shí)現(xiàn)器件與PCB的一體化。實(shí)現(xiàn)了更高的集成度和功率密度，不僅減少了封裝體占用的空間、降低了封裝成本，還一定程度提升了電氣性能和散熱效果。

本文為「SysPro 電力電子技術(shù)EE」知識(shí)星球系列文章《芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)方案全面解析的"七部曲" 》系列文章，旨在深入探討這一前沿技術(shù)，解答關(guān)于其誕生背景、市場(chǎng)情況、基本構(gòu)想、設(shè)計(jì)理念、主流工藝過(guò)程與特征、隔離形式、熱-電耦合設(shè)計(jì)、材料選擇、實(shí)際應(yīng)用與前景等核心問(wèn)題。

為了全面而清晰地看到全局，我計(jì)劃從下面幾個(gè)方面對(duì)這一技術(shù)和系統(tǒng)集成方案進(jìn)行張開(kāi)：

第一曲：基礎(chǔ)概念和設(shè)計(jì)理念

第二曲：市場(chǎng)調(diào)研與技術(shù)方案特征解讀

第三曲：內(nèi)嵌式PCB功率半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)

第四曲：半導(dǎo)體材料與封裝

第五曲：工藝技術(shù)與制造過(guò)程

第六曲：前瞻性系統(tǒng)解決方案應(yīng)用的探索

第七曲：總結(jié)與展望

圖片來(lái)源：Schweizer

目錄開(kāi)篇詞 · 引導(dǎo)文(知識(shí)星球發(fā)布)1.芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)方案全面解析 · 導(dǎo)語(yǔ)

• 1.1 基本理念
• 1.2 核心優(yōu)勢(shì)
• 1.3 全球市場(chǎng)的主要玩家
• 1.4 芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)與系統(tǒng)集成方案的深度探索
• 1.5 探索之旅

第一曲：基礎(chǔ)概念和設(shè)計(jì)理念

2.是什么推動(dòng)了芯片內(nèi)嵌式PCB封裝的誕生？

3. 芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)的基礎(chǔ)概念

3.1 芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù) ·基本構(gòu)型是什么？

3.2 芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù) · 帶來(lái)了哪些優(yōu)勢(shì)？

第二曲：市場(chǎng)調(diào)研與技術(shù)方案特征解讀(知識(shí)星球發(fā)布)

4. 芯片內(nèi)嵌PCB封裝技術(shù) · 主流玩家方案解讀

4.1 德國(guó)Scxxxx：p2Pack工藝的先鋒

4.2 德國(guó)Frxxxx：工藝與材料體系的創(chuàng)

4.3 奧地利Axxxx：ECP技術(shù)與模塊化設(shè)計(jì)的倡導(dǎo)者新者

4.4 舍弗勒：高壓嵌入式功率模塊的領(lǐng)航者

4.5 采埃孚：芯片內(nèi)嵌式PCB+混碳技術(shù)的創(chuàng)新者

4.6 麥格納：高效能嵌入式功率模塊的推動(dòng)者

4.7 保時(shí)捷& 博世：Dauerpower逆變器的性能標(biāo)桿

4.8 威睿：新一代內(nèi)埋式封裝電驅(qū)控制器CEPU探索

第三曲：內(nèi)嵌式PCB功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)
第四曲：半導(dǎo)體材料與封裝
第五曲：工藝技術(shù)與制造過(guò)程第六曲：前瞻性系統(tǒng)解決方案應(yīng)用的探索
第七曲：總結(jié)與展望
|SysPro備注：以上所有內(nèi)容完整版在知識(shí)星球中發(fā)布

第一曲：芯片內(nèi)嵌PCB的基礎(chǔ)概念與設(shè)計(jì)理念

02

是什么推動(dòng)了芯片內(nèi)嵌式PCB封裝的誕生？

(傳統(tǒng)封裝在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中的局限性)

功率封裝，是電力電子中的關(guān)鍵技術(shù)，旨在將功率芯片有效地連接到散熱基板上，從而保證芯片的正常運(yùn)行和長(zhǎng)使用壽命。然而，盡管現(xiàn)有的功率封裝技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但它依然存在一些顯著的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，特別是在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用上，對(duì)于現(xiàn)代高效能功率器件提出了更多的需求。下面，我們針對(duì)在電動(dòng)汽車(chē)的多場(chǎng)景、多工況應(yīng)用中，聊一聊傳統(tǒng)封裝工藝所面臨著顯著的局限性，主要有下面幾點(diǎn)：

1. 小型化與輕量化需求難以滿足

小型化和輕量化是電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，這不僅有助于提高車(chē)輛的能效，還能延長(zhǎng)續(xù)航里程。然而，傳統(tǒng)封裝工藝由于采用多層結(jié)構(gòu)（如DCB基板和鍵合線），難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的小型化。特別是在功率模塊的設(shè)計(jì)中，由于需要確保足夠的散熱性能和電氣連接可靠性，傳統(tǒng)封裝工藝的體積和重量往往難以降低，從而限制了電動(dòng)汽車(chē)的整體性能。

2. 高功率密度需求下的散熱挑戰(zhàn)

電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，需要承受高功率密度和高頻率的開(kāi)關(guān)操作，這對(duì)功率模塊的散熱性能提出了極高的要求。傳統(tǒng)封裝工藝中，功率芯片通過(guò)鍵合線連接到DCB基板上，這種連接方式雖然簡(jiǎn)單，但散熱效率較低。在高功率密度下，功率芯片產(chǎn)生的熱量難以迅速散發(fā)，導(dǎo)致芯片溫度升高，進(jìn)而影響其性能和可靠性。長(zhǎng)期高溫運(yùn)行還會(huì)加速芯片的老化，縮短使用壽命。

3. 高頻開(kāi)關(guān)操作下的電感問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通常采用碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導(dǎo)體材料，這些材料具有快速開(kāi)關(guān)特性，有助于提高系統(tǒng)的效率和性能。然而，傳統(tǒng)封裝工藝中的鍵合線具有較高的電感，這在高頻開(kāi)關(guān)操作中會(huì)產(chǎn)生不必要的電壓降和功率損耗，限制了系統(tǒng)的效率提升。此外，高電感還會(huì)增加電磁干擾（EMI），影響車(chē)輛電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

圖片來(lái)源：Onsemi

| SysPro備注：這里補(bǔ)充說(shuō)明下，為什么傳統(tǒng)封裝的鍵合線會(huì)帶來(lái)更多的電感？這個(gè)電感主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面（知識(shí)星球發(fā)布）...

4. 多工況下的可靠性問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，包括城市通勤、高速公路行駛、山路爬坡等多種工況。在這些不同工況下，功率模塊需要承受不同的負(fù)載和溫度變化。傳統(tǒng)封裝工藝中的鍵合線在熱應(yīng)力、電遷移等因素的作用下容易失效，導(dǎo)致功率模塊的可靠性降低。特別是在高溫、高濕等惡劣環(huán)境下，壽命會(huì)進(jìn)一步縮短，從而增加車(chē)輛的維修成本和停機(jī)時(shí)間。

5. 定制化與靈活性不足

此外，不同車(chē)型、不同應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)功率模塊的性能、尺寸和接口等都有不同的要求。然而，傳統(tǒng)封裝工藝由于采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和制造流程，難以實(shí)現(xiàn)高度定制化和靈活性。這限制了功率模塊在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用范圍，也增加了設(shè)計(jì)和制造的成本。

圖片來(lái)源：Infineon

因此，為了克服上面這些挑戰(zhàn)，同時(shí)為了更好的滿足電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于輕量化、高效、高可靠的要求，需要探索新的封裝技術(shù)和材料，功率半導(dǎo)體芯片內(nèi)埋式PCB技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
那么，芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)到底是什么樣子？TA的基本概念是什么？又帶來(lái)了哪些優(yōu)勢(shì)呢？

03

芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)的基礎(chǔ)概念

了解了傳統(tǒng)封裝在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中的局限性，下面我們來(lái)探討下：芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)是如何打破這些局限性的？主要分成兩部分：

• 芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)的基本構(gòu)型長(zhǎng)什么樣子？
• 芯片內(nèi)嵌式PCB技術(shù)究竟有哪些優(yōu)勢(shì)？

3.1 芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù) ·基本構(gòu)型是什么？

我們先看看芯片內(nèi)嵌式PCB的基本構(gòu)型。

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。

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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

3.2芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù) · 帶來(lái)了哪些優(yōu)勢(shì)？

（知識(shí)星球發(fā)布）

通過(guò)上面介紹，我們可以看出芯片內(nèi)嵌式PCB的一些主要技術(shù)特征，我總結(jié)成了以下7個(gè)方面，一起來(lái)看看。

...

以上這8點(diǎn)優(yōu)勢(shì)是源于其DNA，是傳統(tǒng)封裝無(wú)法或者很難實(shí)現(xiàn)的。這8點(diǎn)非常重要，是我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中貫穿始終問(wèn)自己的問(wèn)題：是否的真實(shí)有效地充分發(fā)揮這8點(diǎn)優(yōu)勢(shì)？畢竟，我們有勇氣選擇了一條嶄新的路線，那就要充分地把這個(gè)概念的天然優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。

第二曲：市場(chǎng)調(diào)研與技術(shù)方案特征解讀(知識(shí)星球發(fā)布）導(dǎo)語(yǔ)：了解了一些基本概念后，我將對(duì)功率電子應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新現(xiàn)狀進(jìn)行概述，調(diào)研在這個(gè)技術(shù)方向有一定進(jìn)展的企業(yè)公司的動(dòng)態(tài)，及其他們芯片產(chǎn)品方案的進(jìn)展。以整體把握住整個(gè)芯片內(nèi)嵌技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，知道技術(shù)創(chuàng)新的焦點(diǎn)在哪里。

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芯片內(nèi)嵌PCB封裝技術(shù) · 主流玩家方案解讀

（知識(shí)星球發(fā)布）

4.1 德國(guó)Scxxxx：p2Pack工藝的先鋒

4.2 德國(guó)Frxxxx：工藝與材料體系的創(chuàng)

4.3 奧地利Axxxx：ECP技術(shù)與模塊化設(shè)計(jì)的倡導(dǎo)者新者

4.4 舍弗勒：高壓嵌入式功率模塊的領(lǐng)航者

4.5 采埃孚：芯片內(nèi)嵌式PCB+混碳技術(shù)的創(chuàng)新者

4.6 麥格納：高效能嵌入式功率模塊的推動(dòng)者

4.7 保時(shí)捷& 博世：Dauerpower逆變器的性能標(biāo)桿

4.8 威睿：新一代內(nèi)埋式封裝電驅(qū)控制器CEPU探索

圖片來(lái)源：SysPro 2025上海車(chē)展拍攝

第三曲：內(nèi)嵌式PCB功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)
第四曲：半導(dǎo)體材料與封裝
第五曲：工藝技術(shù)與制造過(guò)程第六曲：前瞻性系統(tǒng)解決方案應(yīng)用的探索
第七曲：總結(jié)與展望以上完整內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球

結(jié)語(yǔ)

近期我們正在會(huì)對(duì)芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)方案進(jìn)行內(nèi)容重構(gòu)，通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)方案全面且深入的梳理，我們可以從基礎(chǔ)概念到市場(chǎng)現(xiàn)狀，從設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)到材料工藝，再到前瞻性應(yīng)用探索，全方位了解了這一技術(shù)。感謝你的閱讀，希望這些內(nèi)容能為你帶來(lái)啟發(fā)與幫助！

圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

以上《芯片內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)方案全面解析的"七部曲" 》系列文章的第一曲(預(yù)估全文30000字+)，完整版、相關(guān)參考資料、技術(shù)報(bào)告、拓展閱讀、工程指南會(huì)在「SysPro 電力電子技術(shù)EE」知識(shí)星球中發(fā)布，歡迎進(jìn)一步查閱、學(xué)習(xí)，希望有所幫助！