PCB内嵌封装中DBA复合陶瓷Cell的工艺瓶颈：不是把芯片嵌进PCB，而是平整度、垂直互连和热变形一起受控？

 

 

▲ SiC/GaN高频高功率密度正在把封装互连从铝线、铜夹推向PCB内嵌和铜过孔垂直互连，功率模块的竞争开始进入材料、工艺和系统共设计阶段。● DBA-Direct Bonding Aluminum工艺我们之前多次聊过，这个不是今天重点，重点是：通过陶瓷-金属-陶瓷夹层、电极外延和一次成型定位结构，把高绝缘、平整度、热稳定性和PCB沉铜公差放到同一条制造链里。

这篇我们聚焦：功率芯片PCB内嵌封装技术。准确地说是：DBA复合陶瓷工艺下的PCB内嵌封装。具体而言：先把功率芯片和陶瓷绝缘基板、金属层、电极引出结构做成一个更适合嵌入PCB的功率单元，然后再把这个Cell嵌入PCB。

 

先说一个结论：PCB内嵌封装的真正难点，不是芯片能不能埋进板里，而是埋进去之后，平整度、沉铜互连和热变形能不能一起受控。

这个话题我们之前多次系统性的深度解读过，感兴趣的朋友可以回顾下：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

今天这篇核心参考来自于ForroTec的分享。这里我们不只讲“内嵌封装效率更高、体积更小”，而是把AMB Cell开槽、芯片烧结良率、PCB垂直互连、热变形和DBA复合陶瓷Cell的结构补偿放在一条工艺链里。

|SysPro备注：富乐华Ferrotec，功率半导体陶瓷载板与先进封装材料企业，主产品方向包括 AMB、DCB、DPC、DBA、TMF 等，面向新能源汽车、光伏逆变器、储能、工业电源、轨道交通和高压大功率电子模块等应用场景。

也就是说，DBA复合陶瓷Cell真正要解决的不是概念问题，而是量产工艺窗口问题。

|SysPro备注： DBA复合陶瓷Cell的真正瓶颈，已经不是陶瓷基板能不能承受高压，而是：CLTC效率98.8%到99.2%以上、Eon/Eoff降低1/2到2/3、Power Stack缩小到1/3以下、Die用量减少20%、最大热变形约30μm、AC>7.6kV/12.7kV绝缘边界”能不能同时变成可制造、可互连、可循环的封装结构。

一、这份材料真正想说明什么？

先说下本篇核心观点：PCB内嵌式功率封装不是把裸芯片塞进PCB这么简单，而是要把芯片、陶瓷基板、金属层、树脂、过孔沉铜和散热界面做成一个可制造、可互连、可承受热循环的结构。

聚焦于：基于PCB内嵌式封装技术的DBA复合陶瓷Cell，也就是放到 PCB内嵌封装里的 DBA复合陶瓷Cell，它大概是这个逻辑是这样：SiC/GaN芯片先贴装到DBA复合陶瓷Cell上 → DBA提供绝缘、散热和较平整的互连平台 → 再把这个Cell嵌入PCB → 用PCB沉铜/盲孔实现垂直互连

图片来源：ForroTec

与传统互连不同，其最核心的转变，是互连方式从铝线连接、铜夹连接，走向铜过孔连接。前两者主要在陶瓷基板表面做连接，后者则把芯片嵌入PCB内部，通过叠层、树脂填充和铜过孔实现垂直互连。

SysPro备注：这里要把它看成“互连架构变化”，而不是单个封装材料变化。芯片埋进去之后，真正要管的是平面度、位置精度、沉铜质量、热变形和散热接触。

二、趋势/背景：为什么PCB内嵌封装会被推到前台

从系统损耗/效率视角来看，这套技术的收益很吸引人：CLTC工况效率从98.8%提升到99.2%以上，Eon/Eoff能耗降低约1/2到2/3，开关频率提高后电机效率和系统效率都能受益。

功率密度侧，Power Stack体积可缩小到1/3以下，电容容量和体积下降，EMC滤波器和电流传感器也可以简化。成本侧，同输出能力下Die用量减少约20%，半桥封装结构件和灌封胶等成本也有下降空间。

图片来源：ForroTec

但有利有弊，ForroTec也点出成本增加项：晶圆镀铜、铜Cell、半桥PCB。也就是说，这不是无代价升级，而是用更复杂的前段/中段工艺，换系统效率、可靠性和集成度。

路线选择上，Cu Cell更多指向10-30kW小功率应用；陶瓷基Cell则面向100kW以上大功率应用，并强调绝缘能力提升。这也是DBA复合陶瓷Cell登场的原因。

图片来源：ForroTec

三、本质逻辑：真正的设计对象是Cell到PCB的垂直互连

下面我们来看下这套路线的工艺制程，可以拆成下面几段：

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图片来源：ForroTec

四、核心矛盾：陶瓷基板越强，工艺公差越要被重新设计

下面我们聚焦：DBA复合陶瓷Cell。其意义在于试图在陶瓷基板强绝缘和PCB内嵌工艺可连接之间，做一个中间结构。

下面这个图把高绝缘可靠性场景分得很清楚：DBC、AMB、DBA分别覆盖低压、中压和更高可靠性需求的功率模块。

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五、核心洞察：下一阶段竞争是封装工艺窗口，而不是单一材料名词

这里面最值得我们关注的地方，是它把DBA复合陶瓷Cell的价值放回工艺窗口：平整度、位置精度、热稳定性、垂直互连公差和高绝缘可靠性。

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六、给我们的启示

给我们的启示是：PCB内嵌功率封装真正要解决的，不是“怎么把芯片埋进去”，而是“埋进去以后每一层互连和每一次温度循环还能不能稳定”。

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图片来源：Horse Powertrain

关键参数与工程定义指南[知识星球发布]

参数	核心参数	工程含义
系统效率		PCB内嵌封装的目标不是单点导通，而是整车或系统效率抬升。
开关损耗		低寄生互连和更短换流路径可以释放SiC/GaN高速开关收益。
功率密度		封装和互连小型化会同步压缩电容、EMC滤波器和传感器体积。
可靠性		从键合线转向铜过孔/面互连，核心目标是提升热机械疲劳能力。
芯片用量		系统级成本下降来自效率、散热、芯片面积和外围件共同优化。
Cu Cell应用		铜Cell适合较低功率段，但绝缘能力限制高压大功率扩展。
陶瓷基Cell应用		陶瓷基Cell用于提升绝缘能力并支撑高功率模块。
DBA目标应用		DBA路线瞄准中高压功率模块和更严苛绝缘场景。
PCB嵌入流程		垂直互连质量取决于芯片位置、平面度和PCB工艺精度。
介电强度示例		不同陶瓷体系需要在热循环、散热和绝缘强度之间做权衡。
热稳定性测试		DBA复合陶瓷Cell需要验证焊后热变形，而不是只看静态平整度。
最大变形		热稳定性结果决定后续PCB垂直互连和散热接触的工艺余量。

 

小编总结[知识星球发布]

今天聊的DBA复合陶瓷Cell，不是简单证明“芯片可以嵌进PCB”，而是把PCB内嵌封装真正卡人的工艺边界摊开了：...

DBA复合陶瓷Cell的核心...
 

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本篇为主题《前瞻洞察_PCB内嵌与复合陶瓷封装_基于PCB内嵌式封装技术的DBA复合陶瓷Cell
》学习总结，相关参考资料与扩展阅读已整理在「SysPro电力电子技术」知识星球中(共99页)，欢迎查阅学习。

本文聚焦：PCB内嵌式封装、DBA复合陶瓷Cell、AMB Cell、Cu Cell、低寄生电感、烧结功率模块、陶瓷封装、表面清洁、AQG324和动态栅极可靠性测试。
 

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