話當(dāng)前

到了新能源汽車(chē)行業(yè)也快半年了，對(duì)于其中的“紛紛擾擾”也有了一點(diǎn)體驗(yàn)，有市場(chǎng)的地方就會(huì)存在競(jìng)爭(zhēng)，而功率半導(dǎo)體器件作為其中的較為重要的組成部分而言，它的存在形式一直是討論的比較多的（相對(duì)于這個(gè)行業(yè)而言）。到底以什么樣的封裝出現(xiàn)，以什么樣的性能規(guī)格出現(xiàn)，以什么樣的價(jià)位出現(xiàn)等等，縱觀下來(lái)主流的形式好像也就那幾種：

單管、HPD、塑封半橋（如DCM）、TPAK算是見(jiàn)得比較多的；而像雙脈水冷DSC、eMPack、Viper等等就屬于小眾市場(chǎng)了。其中HPD算是用的最廣泛的模塊封裝形式了吧，其他的不是性能不好，而是用不起。在“卷”的當(dāng)下，成本似乎處于首要的位置。

向上卷還是向下卷，并沒(méi)有嚴(yán)格的分界線，在相同的情況下我在性能上壓榨得更極限，這也是一種向上卷；而在相同的條件下，我的性能遙遙領(lǐng)先，但價(jià)格高了，這好像更不錯(cuò)。大家都很在意開(kāi)發(fā)周期和試錯(cuò)成本，所以在原有成熟的基礎(chǔ)上改進(jìn)成了一個(gè)不約而同的做法。

但大環(huán)境下，現(xiàn)在的做法也是無(wú)可厚非，但還能夠不忘創(chuàng)新的那些依舊是值得敬佩的。不管怎么樣，未來(lái)是多變的，我們也會(huì)切身體會(huì)到它的變化。

PCB嵌入式功率模組

開(kāi)頭說(shuō)到的緯湃科技在ATC新能源動(dòng)力論壇上展示的PCB嵌入式功率模組，算是在傳統(tǒng)模塊封裝的基礎(chǔ)上推陳出新的一種方式。早幾年已有論文討論了相關(guān)的封裝形式，包括英飛凌早之前也有展示過(guò)。

嵌入技術(shù)

PCB嵌入式其實(shí)和我們常見(jiàn)的模塊封裝形式構(gòu)成部分大致是一致的，可以認(rèn)為是集成度更高，功率密度更大的一種技術(shù)。和多層PCB一樣，只是將功率半導(dǎo)體芯片嵌入到了PCB多層中，同時(shí)可以在其他層布置驅(qū)動(dòng)和控制電路，得到高度集成的方案。

嵌入式簡(jiǎn)要流程：

芯片的連接和常見(jiàn)半導(dǎo)體的連接方式差不多，芯片焊接或者燒結(jié)到基板上，這個(gè)基板可以是銅箔，或者高電流的PCB，或者像陶瓷基板一樣具有隔離效果的基板。簡(jiǎn)單示意圖如下，

嵌入本身是通過(guò)FR4預(yù)浸料（帶有b級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維）層的真空層壓來(lái)完成的。結(jié)構(gòu)化的預(yù)浸料層用于補(bǔ)償模具連接和模具的高度，并且全層為模具上方的電氣層提供了所需的隔離。此外，還應(yīng)用了金屬化過(guò)程中所需的銅箔。嵌入本身是通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)的多層層壓機(jī)中層疊進(jìn)行的。

通過(guò)激光鉆孔，用于創(chuàng)建與嵌入式模具的觸點(diǎn)，需要小心地控制和參數(shù)化，以免損壞芯片。盲通過(guò)厚銅襯底或厚銅層通常是通過(guò)機(jī)械鉆孔。隨后，在鍍銅過(guò)程中填充微通道，然后通過(guò)光刻和蝕刻銅來(lái)形成電層的結(jié)構(gòu)。

嵌入元件的印刷電路板的外觀與傳統(tǒng)電路板相同。因此，在后續(xù)的過(guò)程中，既可以處理額外的信號(hào)層，也可以應(yīng)用阻焊層和表面光潔度，以便在嵌入式模塊上安裝更多的組件，也可以將額外的散熱器或不同類型的嵌入式模塊添加到模塊上。

集成驅(qū)動(dòng)和控制電路

嵌入式功率模塊可以和控制板通過(guò)燒結(jié)層壓技術(shù)(SLT)進(jìn)行連接，形成一個(gè)更多層的PCB，如下示意圖，

邏輯PCB由6層結(jié)構(gòu)組成，每層都有通孔、微通孔和70μm的厚銅。在底部，在邏輯和電源PCB之間通過(guò)燒結(jié)層壓技術(shù)（SLT）連接的區(qū)域進(jìn)行部分鍍銀。

燒結(jié)層壓技術(shù)（SLT）的思想是同時(shí)產(chǎn)生電（或熱）接觸，并在一個(gè)工藝步驟中用預(yù)浸料(PCB起始材料)的樹(shù)脂填充接觸點(diǎn)之間的空腔。在這個(gè)過(guò)程中，銀燒結(jié)膏應(yīng)用于各自的連接，通常通過(guò)模板或絲網(wǎng)印刷。為了填充空腔，需要制造預(yù)浸料層在要燒結(jié)銀的位置上有開(kāi)口。整個(gè)加入銀燒結(jié)膏和預(yù)浸料的堆棧相互放置。連接過(guò)程在多層層壓壓機(jī)中進(jìn)行。在第一階段，銀燒結(jié)，以及流動(dòng)，從而填充腔。在第二階段，預(yù)浸料的環(huán)氧樹(shù)脂完全熱交聯(lián)。在這個(gè)層壓過(guò)程之后，各個(gè)層的連接就完成了。

小結(jié)

可以看到，PCB嵌入式的這種封裝技術(shù)不僅體積得到縮小，同時(shí)也減小了傳統(tǒng)模塊和控制板等之間較長(zhǎng)的線連接，同時(shí)回路的寄生參數(shù)得到了降低，對(duì)于碳化硅的開(kāi)關(guān)速度和開(kāi)關(guān)損耗有著極大的好處。

但任何事物的發(fā)展都需要一個(gè)過(guò)程，以及一個(gè)產(chǎn)出的契機(jī)，也許過(guò)不了多久我們就能夠在車(chē)上看到。就像和一個(gè)朋友聊天，他問(wèn)我有什么封裝可以做，比如empack，Viper或者PCB嵌入式的等等，我說(shuō)做了干嘛，又沒(méi)有市場(chǎng)，他說(shuō)“那些是未來(lái)”。