派恩杰PCB嵌入式功率模块的性能优势

传统Si基功率模块大多采用引线键合实现芯片的二维平面封装，键合线连接芯片顶部与陶瓷基板，以实现芯片顶部电极的互连，该封装方案以其低成本、工艺成熟等特点，已被市场广泛采用。而由于芯片布局与电流回路设计的限制，键合线长度始终难以缩短，加之在实际应用中，键合线需要拉起较高的弧高以防止高压击穿，多种因素的共同作用使键合线引入的寄生电感居高不下，如传统的62mm功率模块，其寄生电感高达20nH。

与Si IGBT相比，SiC MOSFET高过前者5~10倍的开关频率令其对功率模块内部的寄生电感更加敏感，若仍采取传统的引线键合方式封装SiC MOSFET，将会带出诸多问题：

在功率回路方面，引用过大的寄生电感带来的风险

在高频应用的开关过程中，功率回路的寄生电感会与器件的寄生电容形成谐振回路，产生高频振荡。

SiC功率模块较高的开关速度带来了较高的di/dt，这将诱使功率回路的寄生电感产生感应电压过冲并带来额外损耗。同时，过大的电压过冲可能会超过器件的最高耐受电压额定值，造成失效风险。

在驱动回路方面，引用过大的寄生电感带来的风险

寄生电感产生的感应电压将拖慢芯片驱动电压上升或下降到预定值的时间，从而限制了芯片的最大开关速度，对于需要高速开关以发挥其性能优势的SiC MOSFET，这一影响将会被进一步放大;

寄生电感将引起较大的栅极电压振荡，造成桥臂的串扰与误开通、增大栅极过压击穿风险、缩短芯片栅氧层寿命;

在米勒平台期间出现的电压振荡将延长开关时间，直接导致开关损耗增加，叠加功率回路方面的损耗增加，最终，模块的散热压力将会增大，尤其在高频应用中，这一问题会变得非常突出。

为减小寄生电感带来的影响，近年来兴起的一种全新互连封装方案——嵌入式封装(Chip Embedded Package)，采用类似PCB的加工工艺，消除了模块内部所有的键合线，具有优良电热性能的同时融合了PCB加工的高产量、低成本优势，现已成为各大厂商追逐的炙热焦点。

嵌入式封装（Chip Embedded Package）

PART.1核心理念

将芯片表面的电极通过盲孔垂直引出并分布在顶部多层电路，这将带来以下五点性能优势：

低寄生电感核心

以填铜盲孔取代键合线，能够实现模块内部所有键合线的消除，使得驱动回路与功率回路的寄生电感大幅下降。

低结温

相较传统功率模块，嵌入式模块的寄生电感大幅减小导致开关损耗显著降低，这意味着更低的发热量与芯片结温。

高功率密度

陶瓷基板上的部分电流回路能够分解至嵌入式模块顶部的多层电路，有效降低陶瓷基板的电路设计复杂度并减小其尺寸，进而使功率模块的尺寸缩减，功率密度提升。

高通流能力

与细长的键合引线相比，嵌入式封装在模块顶部引入的填铜盲孔阵列和多层大面积铜电路能够显著增大承载电流的横截面积，降低功率芯片顶层互联结构的寄生电阻，从而有效降低线路的发热。同时，顶层铜电路所带来的较大散热面也能够显著提升线路的散热能力。因此，嵌入式封装能够显著提升模块的电流等级，更加适应SiC MOSFET对高通流密度的需求。

高设计自由度

得益于多层电路设计，嵌入式封装的电极引出位置灵活可变，能够兼容各类现行封装方案的引脚设计，同时便于与驱动电路进行高度集成，进而减小驱动电路的寄生电感。

PART.2生产制造端优势

在生产制造端，采用类PCB的加工工艺能够大幅提升模块产量，同时降低成本，主要得益于以下三个方面：

并行批量加工：借鉴PCB加工流程，嵌入式模块在生产时同样可以进行拼板，许多个模块拼成一个较大的面板，在流程上同时经历所有加工步骤，一次生产流程就可以产出数十甚至上百个模块，极大地摊薄了单颗模块的加工时间和成本。

自动化生产：PCB工业经过数十年发展，已经实现了高度自动化，设备可以24小时不间断运行，最大限度地降低了人为错误和由此导致的生产中断，保证生产的稳定性和一致性。

工艺标准化：PCB加工是极其成熟的标准化工艺，全球有大量的设备供应商和材料供应商，价格竞争充分，且供应链体系十分成熟。

基于以上优势，派恩杰推出了功率模块的嵌入式解决方案，键合线的消除使得模块的整体尺寸大幅缩减，占地面积甚至不到银行卡的1/2，驱动回路寄生电感低至1.5nH、功率回路寄生电感低至3nH。

此外，派恩杰还支持向客户提供表面镀铜芯片，以满足更多元的使用场景。同时，派恩杰的下一代嵌入式模块也将搭载表面镀铜芯片，进一步减小模块厚度并降低成本。

新技术，需要新应用;新模块，期待新客户。我们已准备就绪，欢迎各行业客户前来咨询、测试与合作。无论您致力于提升系统整体效率，还是希望优化成本结构、实现节能降耗，这款高度集成、性能卓越的嵌入式功率模块，都将为您提供可靠的技术支撑与创新路径。期待与您共同探索更多潜在应用场景，将前沿技术转化为可行、可推广的系统解决方案，携手推进产业升级与绿色转型。欢迎通过以下方式与我们取得联系，开启高效节能的新篇章。

派恩杰半导体

成立于2018年9月，是国内领先的第三代半导体功率器件设计与解决方案提供商。作为国际标准委员会 JC-70 成员单位之一，我们深度参与宽禁带半导体功率器件国际标准制定。

公司已量产超过百款 650V / 1200V / 1700V SiC SBD 与 SiC MOSFET 产品，GaN HEMT 系列同步布局。其中，SiC MOSFET 芯片已大规模导入新能源乘用车及Tier-1动力平台。

我们的器件广泛应用于数据中心、AI计算、5G基站、储能与充电桩、轨道交通、高端家电与航空航天等高要求场景，以高效率、高可靠性和高能量密度，助力全球能源转型。