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

- 1400+最新全球汽車動力系統(tǒng)相關(guān)的報告與解析已上傳知識星球

導(dǎo)語：在2025年汽車半導(dǎo)體的舞臺上，芯片內(nèi)嵌式PCB逆變器技術(shù)以顛覆性的姿態(tài)驚艷亮相。采埃孚CIPB方案、麥格納嵌入式功率模塊、保時捷&博世Dauerpower逆變器等創(chuàng)新成果，共同勾勒出電力電子技術(shù)發(fā)展的新圖景。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系統(tǒng)的能效與可靠性。傳統(tǒng)封裝方式在面對寬禁帶半導(dǎo)體（如碳化硅、氮化鎵）時，暴露出散熱困難、寄生參數(shù)過大、集成度受限等瓶頸。芯片內(nèi)嵌技術(shù)通過將功率芯片直接嵌入PCB基板內(nèi)部，實現(xiàn)了電氣連接、散熱路徑和機(jī)械結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化，為電動汽車、新能源、工業(yè)自動化等領(lǐng)域帶來了顯著的性能提升。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)在之前的文章中，我們已對這一技術(shù)方案做過系統(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"。6月初，也有幸參加了第十七屆國際汽車動力系統(tǒng)技術(shù)年會（TMC2025），來自西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的楊旭教授，在功率芯片嵌入式封裝相關(guān)的主題報告中，介紹了CIPB(Chip In PCB)嵌入式封裝技術(shù)，從實驗室研究到量產(chǎn)應(yīng)用的全鏈路創(chuàng)新的研究進(jìn)展。今天，我們結(jié)合楊教授的報告內(nèi)容，結(jié)合實踐和市場產(chǎn)品技術(shù)方案信息做了一定程度拓展，再次學(xué)習(xí)、深度解析下這一技術(shù)路徑，探討其創(chuàng)新點、挑戰(zhàn)、解決方案、封裝工藝實踐解析、未來前景，以為工程實踐和技術(shù)產(chǎn)品落地提供指導(dǎo)。|SysPro備注：內(nèi)容較多，分上、中、下三部分發(fā)布

圖片來源：SysPro系統(tǒng)工程智庫

目錄

上篇：寬禁帶器件發(fā)展與封裝瓶頸(已發(fā)布)

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(已發(fā)布)

下篇：芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝-主流工藝實踐的深度解析(本篇)

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(知識星球發(fā)布)

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

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

10.6 小結(jié)

11 總結(jié)

|SysPro備注：本文為概述，更多記錄與解讀請在知識星球中查閱

下篇芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝-主流工藝實踐的深度解析

導(dǎo)語：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匹配。為了最大程度的發(fā)揮出寬禁帶器件優(yōu)勢，我們需要搞明白電、熱、可靠性層面的問題，以及它們的“聯(lián)動搞事” 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)計優(yōu)化）、材料維度（基材性能突破）及可靠性維度（長期穩(wěn)定性評估）三個方向，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，更需實踐驗證。下篇，將聚焦芯片內(nèi)嵌PCB封裝的主流工藝實踐，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)說明，我們將通過具體工藝案例，揭示如何將理論方案轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品，并探討該技術(shù)在電力電子系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用與未來拓展方向。

圖片來源：ASK

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

我們借助下圖，一起先來看看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），通過特殊的制程工藝，將功率芯片直接嵌入到PCB板間，實現(xiàn)器件與PCB的一體化。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

簡單些理解，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。

10.2 芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程解析

下圖芯片內(nèi)嵌PCB封裝工藝的全流程。概述下來一共6個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

Step1- 晶圓：作為整個流程的起始點，功率芯片以晶圓形態(tài)輸入，這是后續(xù)所有工藝的基礎(chǔ)器件來源

Step2 - 鍍銅芯片：對晶圓進(jìn)行鍍銅處理，正面采用 Al/Cu 鍍層，厚度控制在10 - 15μm；背面則采用 Ti/Ni/Au 鍍層。這一工藝的主要目的是優(yōu)化芯片的電氣連接和散熱性能，為后續(xù)的集成和應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)

Step3 - Cell 單元：通過燒結(jié)連接工藝，將鍍銅芯片集成到 Cell 單元中，實現(xiàn)模塊化預(yù)處理。這一步驟將單個芯片轉(zhuǎn)化為具有一定功能的單元模塊，便于后續(xù)在 PCB 中的集成

Step4 - PCB 嵌入：在 PCB 嵌入環(huán)節(jié)，采用板內(nèi)絕緣和半橋拓?fù)涔に嚕瑢ell 單元埋入 PCB中，構(gòu)建出特定的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如半橋結(jié)構(gòu)。這一步驟是芯片與 PCB 深度融合的關(guān)鍵，決定了整個電路的基本架構(gòu)和性能

Step5 - 全橋焊接：根據(jù)客戶的定制化需求，采用回流焊工藝完成全橋電路的焊接，形成完整的功能模塊。這一步驟將多個單元模塊連接成一個完整的電路，使其具備特定的電力電子變換功能。

Step6 - 系統(tǒng)應(yīng)用：經(jīng)過前面五個環(huán)節(jié)的處理，最終將研制出的產(chǎn)品應(yīng)用于電驅(qū)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等電力電子系統(tǒng)中，實現(xiàn)電力電子變換功能，為系統(tǒng)的正常運行提供支持。

下面我們對其中的最為關(guān)鍵的幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行展開，說明其中的細(xì)分工藝制程方法，關(guān)鍵！

圖片來源：西安交大

10.3Step2 - 鍍銅芯片 · 工藝制程解析

(知識星球發(fā)布)

鍍銅芯片，指對晶圓進(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。整個工藝流程包含十個關(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...

10.4Step3 -Cell 單元· 工藝制程解析

(知識星球發(fā)布)

下面我們接著看看另一個關(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。整個過程包含6個關(guān)鍵步驟...

10.5Step4 - 芯片PCB嵌入· 工藝制程解析

(知識星球發(fā)布)

下面我們聊聊整個工藝制程中最為重要的一部：芯片的PCB嵌入...

圖片來源：Schweizer

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內(nèi)埋式PCB封裝工藝的拓展和創(chuàng)新應(yīng)用

(知識星球發(fā)布)

...

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，我們再將上、中、下三篇串起來，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。寬禁帶器件的開關(guān)速度快、功率密度高，對封裝技術(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)在面對寬禁帶器件時暴露出諸多問題，如雜散電感過大、散熱困難、熱應(yīng)力導(dǎo)致的可靠性下降等。這些問題相互耦合，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、散熱和可靠性三個核心問題展開。

【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

圖片來源：西安交大

在中篇中，針對這些挑戰(zhàn)，提出了多種解決方案。

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

圖片來源：西安交大

PCB封裝作為一種有潛力的解決方案，通過高密度互連、集成化設(shè)計和成熟工藝，實現(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題。針對這些問題，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)和可靠性評估等綜合解決方案。

圖片來源：西安交大

從電、熱、力學(xué)維度出發(fā)，通過高密度布線降電感、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)勢適配寬禁帶特性，同時攻克其散熱、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)

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

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鍍銅芯片、Cell單元集成、PCB嵌入等關(guān)鍵工藝步驟，實現(xiàn)了功率半導(dǎo)體芯片與PCB的高質(zhì)量集成，在此基礎(chǔ)上對上述三大工藝制程的細(xì)分步驟進(jìn)行了詳細(xì)說明。

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！

圖片來源：SysPro車展拍攝（已在知識星球發(fā)布）

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》的下篇：封裝工藝制程全解析（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！