芯片嵌埋式PCB封装 · 工艺制程全解：晶圆、镀铜、Cell、焊接、嵌入、系统集成

以下完整内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球-《功率芯片嵌入式封装：从概念到量产的全链路解析》三部曲- 文字原创，素材来源：TMC现场记录、西安交大、网络、半导体厂商
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- 1400+最新全球汽车动力系统相关的报告与解析已上传知识星球

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导语：这两年，在功率半导体的舞台上，芯片内嵌式PCB逆变器技术以颠覆性的姿态惊艳亮相。采埃孚CIPB方案、麦格纳嵌入式功率模块、保时捷&博世Dauerpower逆变器等创新成果，共同勾勒出电力电子技术发展的新图景。作为电力电子系统的心脏，功率器件的性能直接决定了整个系统的能效与可靠性。传统封装方式在面对宽禁带半导体（如碳化硅、氮化镓）时，暴露出散热困难、寄生参数过大、集成度受限等瓶颈。芯片内嵌技术通过将功率芯片直接嵌入PCB基板内部，实现了电气连接、散热路径和机械结构的全面优化，为电动汽车、新能源、工业自动化等领域带来了显著的性能提升。
图片来源：网络在之前的文章中，我们已对这一技术方案做过系统性的解读：芯片内嵌式PCB封装技术全面解析的"七部曲"。去年，也有幸参加了第十七届国际汽车动力系统技术年会（TMC2025），来自西安交通大学电气工程学院的杨旭教授，在功率芯片嵌入式封装相关的主题报告中，介绍了CIPB(Chip In PCB)嵌入式封装技术，从实验室研究到量产应用的全链路创新的研究进展。

图片来源：Hua Semiconductor

今天，我们结合杨教授的报告内容，结合实践和市场产品技术方案信息做了一定程度拓展，再次学习、深度解析下这一技术路径，探讨其创新点、挑战、解决方案、封装工艺实践解析、未来前景，以为工程实践和技术产品落地提供指导。|SysPro备注：内容较多，分上、中、下三部分发布

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目录

上篇：宽禁带器件发展与封装瓶颈(已发布)

中篇：芯片内嵌PCB封装的多维度协同创新-互联、散热、基材、绝缘可靠性(已发布)

下篇：芯片内嵌 PCB 封装-主流工艺实践的深度解析(本篇)

10 芯片内嵌PCB封装工艺方法指南

10.1 GaN器件的PCB内埋封装

10.2 芯片内嵌PCB封装工艺的全流程解析：从cell到系统

10.3 Step2 - 镀铜芯片 · 工艺制程解析(知识星球发布)

10.4 Step3 - Cell 单元 · 工艺制程解析(知识星球发布)

10.5 Step4 - PCB 嵌入 · 工艺制程解析(知识星球发布)

10.6 小结

11 总结

|SysPro备注：本文为概述，更多记录与解读请在知识星球中查阅

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下篇芯片内嵌 PCB 封装-主流工艺实践的深度解析

导语：在上篇中，我们了解了为什么封装是制约宽禁带器件发展的重要瓶颈？明确了好器件需要好封装来匹配。为了最大程度的发挥出宽禁带器件优势，我们需要搞明白电、热、可靠性层面的问题，以及它们的“联动搞事” 背后逻辑。【上篇 · 点击链接跳转】功率芯片PCB内埋式封装：从概念到量产的全链路解析

图片来源：Hua Semiconductor

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在中篇中，我们深入探讨了宽禁带器件封装所面临的电性能、散热及可靠性等多维度挑战，并从空间维度（结构设计优化）、材料维度（基材性能突破）及可靠性维度（长期稳定性评估）三个方向，系统阐述了PCB封装技术的创新路径与解决方案。【中篇 · 点击链接跳转】功率芯片PCB内埋式封装：从概念到量产的全链路解析(中篇)

图片来源：Hua Semiconductor

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然而，技术突破不仅需理论支撑，更需实践验证。下篇，将聚焦芯片内嵌PCB封装的主流工艺实践，从内埋GaN器件的PCB封装结构解析，到全流程工艺制程的深度拆解，再到关键工艺步骤（如镀铜芯片、Cell单元集成、PCB嵌入等）的详细说明，我们将通过具体工艺案例，揭示如何将理论方案转化为实际产品，并探讨该技术在电力电子系统中的创新应用与未来拓展方向。

图片来源：ASK

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10

芯片内嵌PCB封装工艺方法指南

10.1 内嵌GaN器件的PCB内埋式封装结构说明

最后，我们聊一聊这一技术方案的工艺制程。

芯片内嵌PCB封装的核心目标是通过将芯片（如SiC、GaN等功率半导体芯片）嵌入PCB内部，实现高集成度、高性能的封装解决方案。正如我们上面所述，整个制程包含互连设计、结构优化、层压工艺，只有掌握这些，才能为后续实践打下基础。

我们借助下图，一起先来看看PCB内埋式封装的基本结构。

下图所示为芯片内嵌式PCB技术的概念图 (Power Chip Embedding)。整体结构分为顶部连接（top connections）、隔离层（isolation）和底部连接（bottom connections），通过特殊的制程工艺，将功率芯片直接嵌入到PCB板间，实现器件与PCB的一体化。

图片来源：网络

简单些理解，就是将传统的三维结构功率半导体模块转化为平面化配置的形式，用镀铜连接(Plated Cu Connections)替代了传统的键合线工艺(Bonding Wires)。图片来源：HAL

了解了PCB内埋式封装的基本结构后，那么内埋PCB封装工艺的全流程是什么样子呢？我们接着往下看。

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10.2 芯片内嵌PCB封装工艺的全流程解析

下图芯片内嵌PCB封装工艺的全流程。概述下来一共6个关键环节：

Step1- 晶圆：作为整个流程的起始点，功率芯片以晶圆形态输入，这是后续所有工艺的基础器件来源

Step2 - 镀铜芯片：对晶圆进行镀铜处理，正面采用 Al/Cu 镀层，厚度控制在10 - 15μm；背面则采用 Ti/Ni/Au 镀层。这一工艺的主要目的是优化芯片的电气连接和散热性能，为后续的集成和应用打下良好基础

Step3 - Cell 单元：通过烧结连接工艺，将镀铜芯片集成到 Cell 单元中，实现模块化预处理。这一步骤将单个芯片转化为具有一定功能的单元模块，便于后续在 PCB 中的集成

Step4 - PCB 嵌入：在 PCB 嵌入环节，采用板内绝缘和半桥拓扑工艺，将Cell 单元埋入 PCB中，构建出特定的电路拓扑结构，如半桥结构。这一步骤是芯片与 PCB 深度融合的关键，决定了整个电路的基本架构和性能

Step5 - 全桥焊接：根据客户的定制化需求，采用回流焊工艺完成全桥电路的焊接，形成完整的功能模块。这一步骤将多个单元模块连接成一个完整的电路，使其具备特定的电力电子变换功能。

Step6 - 系统应用：经过前面五个环节的处理，最终将研制出的产品应用于电驱系统、电源系统等电力电子系统中，实现电力电子变换功能，为系统的正常运行提供支持。

下面我们对其中的最为关键的几个环节进行展开，说明其中的细分工艺制程方法，关键！

图片来源：西安交大

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10.3Step2 - 镀铜芯片 · 工艺制程解析

(知识星球发布)

镀铜芯片，指对晶圆进行镀铜处理，目的是优化芯片的电气连接和散热性能。这一步至关重要，它直接关系到芯片与PCB之间互连的可靠性和性能。特别是在功率半导体应用中，高质量的镀层能够满足高频、高功率的需求。

这里面有细分为10个关键环节，每一步都紧密相连，共同构建起高质量的铜电镀层...

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10.4Step3 -Cell 单元· 工艺制程解析

(知识星球发布)

下面我们接着看看另一个关键工艺：PCB封装Cell单元的工艺，这一步用于将芯片与DTS层集成，形成可用于PCB封装的功能单元。

这里面整个过程又包含6个关键步骤...

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10.5Step4 - 芯片PCB嵌入· 工艺制程解析

(知识星球发布)

下面我们聊聊整个工艺制程中最为重要的一部：芯片的PCB嵌入...

图片来源：Schweizer

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内埋式PCB封装工艺的拓展和创新应用

(知识星球发布)

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12 总结

到此，关于功率芯片PCB内埋式封装 · 从概念到量产的全链路解析就基本结束了，内容比较多，我们再将上、中、下三篇串起来，进行总结。

在上篇中，我们了解了电力电子器件的发展历程中，封装技术的重要性日益凸显。宽禁带器件的开关速度快、功率密度高，对封装技术提出了更高要求，尤其在电性能、散热和可靠性方面。

传统封装技术在面对宽禁带器件时暴露出诸多问题，如杂散电感过大、散热困难、热应力导致的可靠性下降等。这些问题相互耦合，形成复杂的技术挑战。因此，先进封装技术需围绕电性能、散热和可靠性三个核心问题展开。

【上篇 · 链接】功率芯片PCB内埋式封装：从概念到量产的全链路解析

图片来源：西安交大

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在中篇中，针对这些挑战，提出了多种解决方案。

在电性能方面，通过高密度多层布线和低寄生电感设计来提升性能；在散热方面，选用高热导率基板和优化散热结构来强化热管理；在可靠性方面，通过减小热应力、优化材料匹配来提高器件寿命。

图片来源：西安交大

PCB封装作为一种有潜力的解决方案，通过高密度互连、集成化设计和成熟工艺，实现了低成本、高性能的封装目标。然而，PCB封装也面临散热差、热应力大和绝缘可靠性等问题。针对这些问题，我们从空间维度、材料维度和可靠性维度出发，探讨了了结构创新、材料改进和可靠性评估等综合解决方案。

图片来源：西安交大

从电、热、力学维度出发，通过高密度布线降电感、高热导基板强化散热、匹配热膨胀系数减应力；还创新 PCB 封装，利用其高密度互连、集成化优势适配宽禁带特性，同时攻克其散热、应力、绝缘短板。

【中篇 · 链接】功率芯片PCB内埋式封装：从概念到量产的全链路解析(中篇)

图片来源：网络

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最后，在下篇中，我们学习、深度解读芯片内嵌PCB封装工艺的全流程，一共6大关键环节。我们了解了其核心是通过镀铜芯片、Cell单元集成、PCB嵌入等关键工艺步骤，实现了功率半导体芯片与PCB的高质量集成，在此基础上对上述三大工艺制程的细分步骤进行了详细说明。

以上功率芯片PCB内埋式封装从概念到量产的全链路解析。

感谢你的阅读，希望有所帮助！

图片来源：SysPro