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以下完整內容發表在「SysPro電力電子技術」知識星球- 《芯片內嵌式PCB封裝技術方案全面解析的七部曲》系列文章- SysPro原創文章，僅用于SysPro內部使用- 本篇為節選，完整內容會在知識星球發布，歡迎學習、交流- 非授權不得轉載，或用于任何形式的培訓、傳播等盈利性活動

導語：芯片內嵌式PCB封裝技術，即將功率芯片直接嵌入到PCB板內，通過特殊的制程工藝實現器件與PCB的一體化。實現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EE」知識星球系列文章《芯片內嵌式PCB封裝技術方案全面解析的"七部曲" 》系列文章，旨在深入探討這一前沿技術，解答關于其誕生背景、市場情況、基本構想、設計理念、主流工藝過程與特征、隔離形式、熱-電耦合設計、材料選擇、實際應用與前景等核心問題。

為了全面而清晰地看到全局，我計劃從下面幾個方面對這一技術和系統集成方案進行張開：

第一曲：基礎概念和設計理念

第二曲：市場調研與技術方案特征解讀

第三曲：內嵌式PCB功率半導體的設計與關鍵技術

第四曲：半導體材料與封裝

第五曲：工藝技術與制造過程

第六曲：前瞻性系統解決方案應用的探索

第七曲：總結與展望

圖片來源：Schweizer

目錄開篇詞 · 引導文(知識星球發布)1.芯片內嵌式PCB技術方案全面解析 · 導語

1.1 基本理念
1.2 核心優勢
1.3 全球市場的主要玩家
1.4 芯片內嵌式PCB技術與系統集成方案的深度探索
1.5 探索之旅

第一曲：基礎概念和設計理念

2.是什么推動了芯片內嵌式PCB封裝的誕生？

3. 芯片內嵌式PCB封裝技術的基礎概念

3.1 芯片內嵌式PCB封裝技術 ·基本構型是什么？

3.2 芯片內嵌式PCB封裝技術 · 帶來了哪些優勢？

第二曲：市場調研與技術方案特征解讀(知識星球發布)

4. 芯片內嵌PCB封裝技術 · 主流玩家方案解讀

4.1 德國Scxxxx：p2Pack工藝的先鋒

4.2 德國Frxxxx：工藝與材料體系的創

4.3 奧地利Axxxx：ECP技術與模塊化設計的倡導者新者

4.4 舍弗勒：高壓嵌入式功率模塊的領航者

4.5 采埃孚：芯片內嵌式PCB+混碳技術的創新者

4.6 麥格納：高效能嵌入式功率模塊的推動者

4.7 保時捷& 博世：Dauerpower逆變器的性能標桿

4.8 威睿：新一代內埋式封裝電驅控制器CEPU探索

第三曲：內嵌式PCB功率半導體設計與關鍵技術
第四曲：半導體材料與封裝
第五曲：工藝技術與制造過程第六曲：前瞻性系統解決方案應用的探索
第七曲：總結與展望
|SysPro備注：以上所有內容完整版在知識星球中發布

第一曲：芯片內嵌PCB的基礎概念與設計理念

02

是什么推動了芯片內嵌式PCB封裝的誕生？

(傳統封裝在電動汽車應用中的局限性)

功率封裝，是電力電子中的關鍵技術，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行和長使用壽命。然而，盡管現有的功率封裝技術已經相對成熟，但它依然存在一些顯著的問題和挑戰，特別是在電動汽車的應用上，對于現代高效能功率器件提出了更多的需求。下面，我們針對在電動汽車的多場景、多工況應用中，聊一聊傳統封裝工藝所面臨著顯著的局限性，主要有下面幾點：

1. 小型化與輕量化需求難以滿足

小型化和輕量化是電動汽車設計的重要目標，這不僅有助于提高車輛的能效，還能延長續航里程。然而，傳統封裝工藝由于采用多層結構（如DCB基板和鍵合線），難以實現進一步的小型化。特別是在功率模塊的設計中，由于需要確保足夠的散熱性能和電氣連接可靠性，傳統封裝工藝的體積和重量往往難以降低，從而限制了電動汽車的整體性能。

2. 高功率密度需求下的散熱挑戰

電動汽車的動力系統，需要承受高功率密度和高頻率的開關操作，這對功率模塊的散熱性能提出了極高的要求。傳統封裝工藝中，功率芯片通過鍵合線連接到DCB基板上，這種連接方式雖然簡單，但散熱效率較低。在高功率密度下，功率芯片產生的熱量難以迅速散發，導致芯片溫度升高，進而影響其性能和可靠性。長期高溫運行還會加速芯片的老化，縮短使用壽命。

3. 高頻開關操作下的電感問題

電動汽車的驅動系統，通常采用碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料，這些材料具有快速開關特性，有助于提高系統的效率和性能。然而，傳統封裝工藝中的鍵合線具有較高的電感，這在高頻開關操作中會產生不必要的電壓降和功率損耗，限制了系統的效率提升。此外，高電感還會增加電磁干擾（EMI），影響車輛電子系統的穩定性和安全性。

圖片來源：Onsemi

| SysPro備注：這里補充說明下，為什么傳統封裝的鍵合線會帶來更多的電感？這個電感主要來自于以下幾個方面（知識星球發布）...

4. 多工況下的可靠性問題

電動汽車的應用場景廣泛，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載和溫度變化。傳統封裝工藝中的鍵合線在熱應力、電遷移等因素的作用下容易失效，導致功率模塊的可靠性降低。特別是在高溫、高濕等惡劣環境下，壽命會進一步縮短，從而增加車輛的維修成本和停機時間。

5. 定制化與靈活性不足

此外，不同車型、不同應用場景，對功率模塊的性能、尺寸和接口等都有不同的要求。然而，傳統封裝工藝由于采用標準化的設計和制造流程，難以實現高度定制化和靈活性。這限制了功率模塊在電動汽車中的應用范圍，也增加了設計和制造的成本。

圖片來源：Infineon

因此，為了克服上面這些挑戰，同時為了更好的滿足電動汽車對于輕量化、高效、高可靠的要求，需要探索新的封裝技術和材料，功率半導體芯片內埋式PCB技術應運而生。
那么，芯片內嵌式PCB封裝技術到底是什么樣子？TA的基本概念是什么？又帶來了哪些優勢呢？

芯片內嵌式PCB封裝技術的基礎概念

了解了傳統封裝在電動汽車應用中的局限性，下面我們來探討下：芯片內嵌式PCB技術是如何打破這些局限性的？主要分成兩部分：

芯片內嵌式PCB技術的基本構型長什么樣子？
芯片內嵌式PCB技術究竟有哪些優勢？

3.1 芯片內嵌式PCB封裝技術 ·基本構型是什么？

我們先看看芯片內嵌式PCB的基本構型。

下圖所示為芯片內嵌式PCB技術的概念圖 (Power Chip Embedding)。整體結構分為頂部連接（top connections）、隔離層（isolation）和底部連接（bottom connections），通過特殊的制程工藝，將功率芯片直接嵌入到PCB板間，實現器件與PCB的一體化。