前言：目前SiC芯片烧结的方式主要有两种。第一种是直接在活性金属钎焊的AMB表面通过银烧结的方法将SiC芯片烧结在表面，第二种是通过在活性金属钎焊的AMB表面铜基上面进行开槽，再将SiC芯片使用银烧结在槽内，本文将介绍第二种。
一、PCB嵌入式封装方案
将烧结芯片后的AMB模块采用压合的方式埋嵌入PCB内部，然后通过激光盲孔工艺及线路层布线工艺实现层间电路导通和芯片换流回路及栅极回路控制。
△功率模块嵌入式封装叠构图
芯片上方源极及栅极通过激光孔和线路层实现各自功能控制，通过AMB模块铜基及陶瓷实现电热隔离，AMB模块上方布线层实现相关电路功能，模块工作产生大量的热量通过Bottom面密集的激光孔导热至外接散热器，实现模块的散热。
二、嵌入式封装关键工艺
（1）SiC芯片烧结的方式
目前SiC芯片烧结的方式主要有两种。
①直接在活性金属钎焊的AMB表面通过银烧结的方法将SiC芯片烧结在表面，烧结完成后芯片表面高于铜基表面，在压合过程中SiC芯片容易受压碎裂，不利于加工。
②通过在活性金属钎焊的AMB表面铜基上面进行开槽，再将SiC芯片使用银烧结在槽内，烧结完成的芯片与铜基表面平齐，这种方案更有利于PCB嵌入式封装工艺的加工。
（2）AMB开槽方式
化学蚀刻：常规制作方法使用化学蚀刻的方法进行蚀刻制成，此种工艺存在底部平整度不足，导致芯片烧结后存在应力集中点导致嵌入式封装后SiC芯片碎裂的情况出现。
△化学工艺开槽平整度不足封装后芯片碎裂图
化学蚀刻工艺存在蚀刻因子等参数影响，若底部平整度合格，则需要将蚀刻开槽尺寸加大，此种方案对芯片烧结后的一致性提出了巨大的挑战。
激光蚀刻：使用皮秒级激光设备，对AMB模块上方铜基进行激光开槽处理。通过激光切割工艺制作出的芯片槽在芯片烧结之后，将AMB模块进行PCB嵌入式封装后进行切片分析未发现芯片碎裂失效的情况。
（3）AMB模块压合方案
AMB其结构由铜基层+陶瓷层+铜基层通过活性钎焊技术烧结在一起，通过此种结构实现电气绝缘隔离。AMB模块属于异型模块，为了保证安全的爬电距离，通常陶瓷层的尺寸大于铜基层尺寸。通过对AMB模块铜基进行图形制作实现相对应的电气功能，并且SiC芯片通过下沉烧结的方式烧结于AMB模块铜基，既能够满足功率芯片的载流需求，又可满足功率模块散热需求。
△AMB基板 图源富乐华
由于AMB模块陶瓷具有易碎裂的风险，在进行PCB嵌入式封装时需要根据AMB模块的形状对应使用FR4板材治具进行压合，AMB模块自身陶瓷尺寸与铜基尺寸差是导致AMB模块嵌入式封装后陶瓷碎裂的主要因素，调整AMB陶瓷与铜基尺寸差后可解决陶瓷碎裂这一问题。
△压合后芯片电镜切片图
经过实验数据，通过对AMB模块边缘陶瓷尺寸从4 mm减小至0.7 mm，减小力矩，减小陶瓷的应力，改善后陶瓷边缘未见断裂问题。
（4）嵌入式叠构对翘曲度
通过调整AMB厚度、压合叠构方式可以改善不对称压合翘曲问题，同时采用不同CTE值的材料、残铜率的调整、压合程式参数调整等方式可以大大改善嵌入式PCB封装不对称叠构的翘曲问题。
△不同AMB厚度及叠构方式翘曲度数据
（5）芯片激光孔工艺参数
功率模块嵌入式PCB通过线路层实现电气性能导通，AMB模块上层线路通过激光盲孔+电镀填孔的方式将芯片与线路层连接，实现SiC芯片不同极的功能。激光钻孔工艺对常规的PCB产品来说属于成熟的加工工艺，通常承接激光的焊盘为铜面，铜面厚度在35 μm左右。
对于功率模块的SiC芯片来说，区别于常规PCB产品，芯片的表面层存在不同的处理方式，不同的处理方式其表面镀层的厚度存在较大的区别。目前市场上主流的SiC芯片表面镀层分为镍钯金和镀铜两种。
铜镀层芯片较之镍钯金镀层芯片能够承受更大的能量，其加工窗口更大，激光钻孔后的良率更高。目前市场上镍钯金镀层芯片较之为主流芯片，铜镀层芯片会增加一步镀铜层工艺，因此实际制作时综合考虑，选择合适的镀层芯片及合适的工艺参数是保证产品合格的关键。
△模块纵向切片图
芯片上方激光孔制作完成后采用电镀填孔的方式，将激光孔使用电镀铜填覆，通过这些电镀铜柱实现芯片电气控制性能，激光盲孔实现线路层的互连，实现整个模块功能。
来源：
[1]《新能源汽车主驱逆变器功率模块高集成PCB嵌入式封装技术研究》李龙飞等
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