電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道 近日，國內(nèi)功率器件廠商森國科宣布量產(chǎn)出貨KC027Z07E1M2（SiC S-Cell），該器件采用了PCB嵌入式3D封裝技術(shù)，實現(xiàn)了跨越性的性能優(yōu)化。

過去兩年我們看到不少功率器件廠商都在推動PCB嵌入式封裝在功率器件上的應(yīng)用，包括緯湃、英飛凌、Schweizer、斯達半導、瞻芯電子等都已經(jīng)推出了相關(guān)產(chǎn)品，PCB嵌入式封裝已經(jīng)成為了功率器件的一個重要發(fā)展方向。

為什么PCB嵌入式封裝受到這么多廠商重視？傳統(tǒng)的封裝方案，以功率模塊為例，目前在電動汽車主驅(qū)逆變器上的功率模塊，基本上是注塑式或是框架式封裝。由于功率芯片在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，因此大多數(shù)都使用高導熱和電氣絕緣的基板，將功率芯片焊接在基板上，比如覆銅陶瓷基板等，以實現(xiàn)良好的芯片散熱。

這種基于陶瓷基板的功率模塊，其中的芯片只能通過陶瓷表面覆銅進行單層布線，并采用架空鍵合線等方式實現(xiàn)電路連接，這種連接方式使得電氣性能和散熱受到了很大的限制，特別是降低換流回路和柵極控制回路的雜感和芯片間的熱耦合方面。

在電氣性能方面，PCB具有天然的優(yōu)勢，比如可以進行多層布線，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。

而森國科這次推出的PCB嵌入式3D封裝技術(shù)，通過芯片與PCB內(nèi)部銅層的直接三維互連，徹底消除了傳統(tǒng)封裝中鍵合線（Bonding Wire）和長距離引線帶來的寄生電感和電阻。這使得開關(guān)過程中的電壓過沖和能量損耗（EON, EOFF）大幅降低，允許系統(tǒng)工作在更高的頻率，同時顯著改善電磁干擾（EMI）性能。

KC027Z07E1M2是一款650V、27mΩ 嵌入式碳化硅功率 MOSFET 模塊，基礎(chǔ)參數(shù)上，Qg=120nC、tr=28ns、tf=22ns，低柵極電荷和快速開關(guān)能夠大幅降低開關(guān)損耗，讓系統(tǒng)輕松工作在更高頻率，同時減少電磁干擾；體二極管反向恢復時間僅 17ns（trr=17ns），在橋式電路（如半橋 / 全橋拓撲）中可顯著降低反向恢復損耗，提升續(xù)流階段的效率與穩(wěn)定性；導通電阻 Rds (on)=27mΩ，在大電流工況下發(fā)熱更少，配合 650V 耐壓等級，適配中高壓功率場景。

散熱能力方面，其結(jié)殼熱阻低至 0.36°C/W，這是雙面散熱結(jié)構(gòu)的直接體現(xiàn)。熱量從芯片結(jié)面到外殼的傳遞效率極高，確保高負載下穩(wěn)定輸出。

同時小型化封裝和高頻特性，能夠讓系統(tǒng)體積更小、功率密度更高，更適合于充電樁、新能源汽車、AI數(shù)據(jù)中心、eVTOL等對空間敏感的場景。

小結(jié)：

隨著需求的驅(qū)動，在2024年還是以實驗性技術(shù)的形式展示的PCB嵌入式封裝技術(shù)，如今已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)，并帶來散熱、性能優(yōu)勢。作為綁定新能源與算力升級、系統(tǒng)級集成等需求的封裝技術(shù)，PCB嵌入式封裝將會成為未來高端電子系統(tǒng)的關(guān)鍵封裝方案之一。