陶瓷覆铜板内嵌PCB封装技术路径解析

功率半导体PCB嵌入式封装，是将功率芯片（SiC MOSFET、GaN HEMT等）及无源器件直接嵌入PCB板内部，通过电镀铜孔实现垂直互连，取代传统"芯片→键合线→基板→引脚→PCB"的多级封装结构，实现器件与PCB的一体化集成。该技术通过消除键合线、缩短互连路径、实现双面散热，从结构上系统性缓解传统封装在寄生参数、散热与可靠性方面的三大瓶颈。从系统层面看，PCB嵌入式封装不仅是器件级的改进，更是一种系统级优化方案，可使功率模块体积更小、电路更简洁，契合电动汽车对高功率密度、高效率和紧凑化的要求。

PCB嵌入式技术类型

当前国内功率半导体PCB嵌入式主要呈现四条技术路线：纯PCB嵌板/逆变砖、AMB陶瓷内嵌、S-Cell/SLC/p2Pack类平台化嵌板路线、面板级功率封装。

AMB陶瓷内嵌是当前PCB嵌入式技术的主流路径之一。AMB/DBC陶瓷基板功率模块为大电流承载、高压绝缘和热扩散路径设计提供了结构参考。经调研，不同类型陶瓷覆铜板在PCB嵌入中已有相关研究，本文汇总相关陶瓷基板嵌入PCB方案。

1、陶瓷基板裸板嵌入，再金属化

通过在PCB基材中埋入陶瓷，利用陶瓷低热膨胀系数，有助于PCB表面贴装高精度元器件。与直接嵌入已金属化AMB陶瓷基板的工艺不同，一种嵌陶瓷PCB制作方法是在埋入陶瓷块后对整板进行一次性金属化。相较预先金属化陶瓷块，该方案可降低成本，并使嵌陶瓷PCB的工艺质量更易控制。

2、嵌入AMB陶瓷基板方案

（1）嵌入芯片+AMB陶瓷覆铜板：将完成芯片烧结的AMB模块通过压合埋入PCB内部，再通过激光盲孔和线路层布线实现层间电路导通，以及芯片换流回路和栅极回路的控制。

例如，Fraunhofer IZM曾提出一种基于SiC的500 kW/L高功率密度逆变器，采用AMB陶瓷基板芯片嵌入技术。该逆变器的AMB陶瓷基板顶部铜层厚度为500 μm，用于提高散热能力。

与S-cell等其他嵌入式方案相比，Si₃N₄（氮化硅）陶瓷具有更好的电气绝缘性和热导率，芯片顶部通过Cu RDL（铜再分布层）和导通孔实现电气连接。

SiC功率器件采用银烧结工艺进行芯片贴装，且该工艺在整板级完成，即每个模块的12块AMB基板一次性同步完成烧结连接。

（2）嵌入芯片+铜块+AMB陶瓷覆铜板：该方案构建"芯片—铜块—铜柱—AMB基板"垂直散热通路，实现高密度集成封装。在多层电路板中埋入焊接有芯片的铜块，并通过垂直互连结构与下层AMB基板形成高效散热通道，以改善传统芯片封装散热和热机械可靠性不足的问题。

3、嵌入DBC/DAB陶瓷基板方案

以总厚度约100 μm、中央膜区厚度约10 μm的GaN模拟芯片为对象，将其嵌入DBC陶瓷基板，并采用SnAgCu焊料在220℃氮气环境下回流焊接。

△DBC陶瓷嵌入式GaN模拟芯片截面

相比传统PCB嵌入式方案，DAB陶瓷基板采用直接覆铝结构，通过陶瓷绝缘层与高导热铝层结合，实现优异的热传输能力和结构可靠性，能够更好适配新能源汽车等高压应用场景。

△嵌入式工艺示意图

4、嵌入DPC陶瓷基板方案

内嵌DPC陶瓷电路板的复合PCB基板可应用于大功率LED，兼顾低成本、易布线和优异散热，有助于解决大功率LED封装散热难题。

(a)内嵌基板整体截面图；(b)DPC基板通孔截面图；(c)内嵌基板粘接层截面图。