NE时代

目前，嵌埋式SiC芯片的PCB板内层通常采用铜块与密集激光孔实现芯片热量的向下传导，外层则通过高导热胶膜散热，英飞凌的S-cell嵌入式PCB方案就是这种。

图片来源：英飞凌

但受限于PCB制造工艺对填胶性能的要求，现有散热胶膜的导热系数普遍低于15W/m·K。考虑到SiC芯片在峰值工况下可产生超过200℃的高温，若散热设计无法匹配其热流密度需求，将直接引发芯片结温失控，进而导致性能衰退甚至热失效。这种散热材料性能与功率提升需求之间的矛盾，已成为制约嵌入式SiC功率模块进一步发展的关键瓶颈。

为解决散热绝缘难题，可采用导热性能优异（>70W/m·K）的陶瓷基板替代现有散热材料，也就是AMB陶瓷内嵌方案。

NE时代制图

此前提出的部分方案是将陶瓷基板置于PCB底层并直接与水冷器接触，虽能提升散热性能，但在PCB制造过程中，将陶瓷基板与PCB其余层直接叠层压合时，易产生板翘现象（FR4不匹配的问题），导致PCB加工良率降低。

同时，为降低热阻、提升散热效率，散热胶膜的厚度通常设计较薄，一般不超过200μm。但随着平台电压的提升，SiC芯片的电压参数也不断攀升，从400V逐步升级至800V，甚至达到1200V。在此背景下，较薄的散热胶膜易因高电压发生击穿失效。此外，传统散热胶膜与铜箔的结合力较低，通常不足0.4N/mm，远未达到常规粘结片与铜箔的结合要求，在可靠性测试过程中，易发生铜箔剥离现象，严重影响产品的安全使用。目前其材料与工艺仍存诸多限制，规模化应用尚需技术迭代。

01.

联合动力一体化集成封装方案

当前技术中是通过增加刚性衬底（铜块或AMB基板）和导热粘结材料（导热绝缘胶膜）来解决散热和绝缘问题，但是存在由于中间层和粘接材料的热阻增加，导致散热效率降低。联合动力是通过在集成散热器式金属基板上直接焊接芯片，使芯片的热量能够快速传递至散热装置上，解决芯片散热问题。

简单来说这种结构也就是芯片直接焊接在集成有电路层的散热器上，通过这种结构重组，芯片产生的热量不再需要穿透导热系数极低的FR4环氧树脂基板（通常低于1W/m·K），而是直接通过高导热的金属基板（如铝基板或AMB基板）传递给散热鳍片，从而实现了热阻的大幅降低和散热效率的飞跃。

图片来源：联合动力

这其中芯片是通过底部的焊料层与电路层来实现导电与导热连接，焊料层由纳米锡膏、纳米铜膏、金锡焊料或焊片中的至少一种组成，优选印刷厚度100μm，芯片借助焊料层以烧结或焊接方式连接电路层。采用整板选择性印刷焊料或放置焊片的方式，通过单次压合工艺将芯片直接埋入基板，替代传统分步烧结铜块的工艺，降低制造复杂度和成本。

作为优选方案，采用金锡焊料替代传统的纳米银膏，并通过回流焊工艺实现芯片与基板的固定。金锡焊料具有更高的熔点，能适应更严苛的高温工艺环境；其导热性能（60W/m·K）优于纳米银膏，能进一步强化系统的散热能力。

为了实现芯片的埋入封装，方案对芯片埋入框架的安装槽进行了精密设计：芯片安装槽的高度要高出焊料层与芯片厚度之和0~30μm，这样芯片通过焊料层固定在芯片安装槽内时，安装槽的高度刚好能容纳下两者，之后绝缘层就会通过PCB压合工艺覆盖在集成散热器式基板的组合体的上表面。绝缘层是耐高压、低膨胀系数的介质层，通常为PP材料，导电层则设置在绝缘层远离基板的一侧，一般为铜箔，厚度通常为70~140μm，芯片埋入框架的芯片安装槽与芯片之间的间隙设置为0.1mm-0.15mm，这个间隙会在绝缘层压合时通过PP的流胶填充密实。

而芯片出线结构里，填充在盲孔内的导电介质，一端与芯片上的信号引脚电连接，另一端与导电层蚀刻形成的内层线路电连接，实现了芯片信号的垂直互连，导电介质一般是由填孔电镀形成的铜金属化层，通过先在散热装置上形成铝基板，并将芯片直接埋入到铝基板的框架中实现一体化，之后再通过PCB盲孔开窗、激光钻孔和填孔电镀等一系列加工工艺，就能实现芯片的引脚和导电层的内层线路的互连，完成芯片的出线。

通过这种封装工艺将芯片封装到集成散热器式金属基板中，形成的是一种系统集成散热结构，用集成散热器式金属基板直接承载芯片，降低了裸芯片直接埋入封装存在的翘曲碎裂可能，同时芯片的热量还能通过铜箔、高导热胶膜及时传递到散热装置上，解决了功率管当前散热效果差的问题，而且芯片通过电路层、导热绝缘层就能与散热装置实现绝缘、散热，导热绝缘层的导热系数远高于环氧树脂的导热系数，能大幅提升散热效率，这里的盲孔上孔径为150μm-250μm，下孔径能达到上孔径的75%以上，而电路层一般设置为铜箔，通过抗镀干膜、曝光、显影、图形电镀和褪膜工艺，就能在集成散热器式金属基板的电路层上制作出芯片埋入框架。

图片来源：联合动力

联合动力给出了两种方案，区别在于有无电气隔离。

◎一种是在电路层设有中间部，中间部贯穿电路层和芯片埋入框架，绝缘层填充至中间部，并与导热绝缘层连接。这种设计可以理解为将电路层分割成了多个电气隔离的“小岛”，每个“小岛”上嵌入一个芯片，有利于复杂的线路布局和电气隔离。而且这种结构压合填充后更可靠，绝缘层能直接接触到导热绝缘层，增强了层间结合力。

◎另一种方案也就是电路层是连续的整体，没有中间部。电路层是一个完整的金属层，其上表面通过蚀刻等方法形成了一个个凹陷的芯片埋入框架。芯片被安置在这些框架内。绝缘层同时覆盖在芯片和整个电路层的上表面。对比第一种其优势就是制造工艺相对更简便，但也由于电路层是连续的，所有芯片的底部都通过焊料层连接到这个连续的铜层上。

此外，联合动力还给了一种芯片没有嵌入电路层的结构，而是直接焊接在电路层的上表面。也就是芯片下方有一个焊接层，将其固定在电路层上。电路层是完整的，没有用于嵌入芯片的凹槽或框架。绝缘层和导电层覆盖在芯片和电路层的上方，芯片的电极通过盲孔向上引出。其工艺是最简单的，省去了制作芯片埋入框架的复杂步骤，直接采用标准的表面贴装（SMT）工艺将芯片焊在基板上。但也因为没有嵌入，芯片完全凸出于电路层表面，整体模组的厚度可能会比埋入式的略大。

图片来源：联合动力

其AMB基板方案也按照这种一体化封装思路来做的，其是采用AMB活性金属钎焊陶瓷基板替代铝基板，该基板本身为双面电路的陶瓷衬板，绝缘耐压能力、高温可靠性、导热均匀性远优于常规铝基板。通过在散热装置表面焊接AMB基板，然后采用印刷焊料、纳米银膏、铜膏或放置焊片的方式，将芯片焊接、烧结或粘结固定，并直接埋入集成散热器式金属基板中。该工艺无需先对每颗芯片进行烧结铜块或烧结AMB基板处理再单颗埋入，也无需单独处理埋入芯片的印刷电路板与散热装置之间的连接，从而实现了芯片的大面积板级埋入式封装及其与散热装置的集成一体化封装。

总结.

该方案通过芯片直连散热器的结构设计，大幅压缩了热阻，可充分释放SiC芯片的高功率密度潜力；同时通过精密的工艺设计与多元的路线布局，兼顾了高性能需求与量产成本，兼容不同场景的应用需求；而AMB版本的高阶方案，更是为800V、1200V等高电压平台的高功率SiC模块提供了可行的落地路径。

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其实NE时代去年“2025第五届xEV驱动系统技术暨产业大会”就以开设了嵌入式的分论坛专场。在论坛期间采埃孚透露了产品的性能迭代情况、英飞凌公开了其新款的高压SiC S-cell、力森诺科与国创中心也都公布了其相关产品。（详情链接：嵌入式功率模块量产前夕，PP绝缘与AMB绝缘方案如何选！）

本次2026第六届全球xEV驱动系统技术暨产业大会，邀请了包括株洲中车时代半导体、深圳方正微电子、芯联集成、博世、长飞先进、力森诺科等企业，聚焦材料底层破局、嵌入式PCB 核心技术拆解、量产工艺分析等多维度前沿技术的分享。

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