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導語：在新能源汽車和智能電動化的時代背景下，功率半導體作為"能源轉(zhuǎn)換與能量驅(qū)動的心臟”，正在迎來前所未有的發(fā)展機遇。無論是驅(qū)動電機逆變器、車載充電機（OBC）、機器人模組、數(shù)據(jù)中心，都需要功率半導體模塊來實現(xiàn)高效、可靠的能量傳遞。而在這些模塊中，封裝技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。它不僅決定了器件的電性能和熱性能，還直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性、成本與壽命。

目前，車規(guī)級功率半導體模塊封裝正呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。既有Infineon HybridPACK系列代表的HPD封裝，也有Direct Cooled Module (DCM)為代表的直冷方案，還有Tesla的TPAK、致瞻等中國廠商的ZPAK、以及博世的PM6、Danfoss eMPACK，都在不同的場景中展示了獨特的技術(shù)路徑。此外，新興的芯片內(nèi)嵌PCB封裝、混合芯片封裝，則代表了未來高集成度與輕量化方向。其背后的思考遠超越技術(shù)本身，更關(guān)乎整車的平臺化戰(zhàn)略、供應鏈安全與終極成本控制。

圖片來源：SysPro

為觀全局，今天我們對車規(guī)級功率模塊封裝技術(shù)進行一次的全景式深度剖析。我們將以十大典型封裝為經(jīng)緯，逐一拆清它們的結(jié)構(gòu)特征、拓撲組織方式、冷卻與互連思路、優(yōu)劣勢與系統(tǒng)級最優(yōu)戰(zhàn)場，希望你看完能對車規(guī)功率封裝的技術(shù)生態(tài)形成一張清晰的“全景地圖”。

目錄

上篇

01 HPD封裝：HybridPACK Drive系列

02 DCM封裝：DCM1000系列

03 TPAK 單管模封路線：特斯拉案例★

04 ZPAK 半橋平臺化模封：致瞻科技案例★

05 eMPack 三維重疊平臺：賽米控丹佛斯路線★

下篇

06 PM6 平臺化封裝：博世路線★

07 芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝：舍弗勒、采埃孚、麥格納、保時捷★

08 SiC+Si混碳融合封裝：英飛凌、匯川、小鵬、舍弗勒★

09 分立器件封裝：TO-247 系列★

10 總結(jié)：車規(guī)功率封裝的"熱—電—可靠—平臺化"演進規(guī)律

| SysPro備注：本文節(jié)選，完整內(nèi)容在知識星球中發(fā)布★

01

HPD 平臺化封裝：HybridPACK Drive系列

——主驅(qū)通用平臺

首先我們來看看HPD封裝的整體結(jié)構(gòu)，這也是最常見的一種封裝結(jié)構(gòu)。HPD，即Hybrid Power Drive，典型代表就是HybridPACK Drive系列，是 Infineon 專門為新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)設(shè)計的典型功率半導體封裝方案。

圖片來源：SysPro

1.1 結(jié)構(gòu)特點

從外觀上看，HybridPACK Drive 模塊呈現(xiàn)矩形平面化設(shè)計，模塊內(nèi)部采用了銅基板（Cu baseplate）+ Si?N?陶瓷+ 芯片 + 鍵合互連 + 引線框架 + 外部封裝的典型堆疊結(jié)構(gòu)。這種分層結(jié)構(gòu)保證了在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)高電流承載能力與良好的散熱路徑。

簡單一句話概括HPD封裝的目標，實現(xiàn)：功率密度與模塊擴展性之間的平衡。HPD 模塊的設(shè)計思路就是要在一塊中等尺寸的功率模塊上，既能夠支持高功率（100~300 kW）驅(qū)動逆變器，又能保證模塊化并聯(lián)擴展的靈活性。

換句話說，HPD 封裝不是單點突破，而是一種通用型電驅(qū)模塊平臺。

圖片來源：Infineon

1.2 拓撲形式

了解了結(jié)構(gòu)，我們再來看HPD 模塊的拓撲形式。

HPD 模塊典型的內(nèi)部拓撲是三相逆變器結(jié)構(gòu)，每相包含上下橋臂器件（IGBT 或 SiC MOSFET），并集成相應的續(xù)流二極管（SiC 模塊則為體二極管）。這種拓撲幾乎是電動汽車驅(qū)動逆變器的標準。

具體來說：

三相橋臂：共 6 個功率開關(guān)器件

直流母排：正極和負極母排通過模塊引出端口直接連接

母排設(shè)計：采用疊層母排（laminated busbar），以降低寄生電感

電流路徑：短而對稱，保證電流分布均勻

傳感集成：部分 HPD 模塊內(nèi)置電流傳感或溫度監(jiān)測接口

我們可以用一個簡化示意圖來表示 HPD 內(nèi)部的拓撲：

圖片來源：Infineon

|SysPro備注，這里簡述下拓撲為什么重要？

主要原因在于：拓撲直接決定了器件布局、電感大小、開關(guān)損耗以及系統(tǒng)效率。例如，HPD 采用疊層母排與模塊化橋臂結(jié)構(gòu)，大大降低了寄生電感，使得其在高速開關(guān)的SiC MOSFET應用中依然能夠保持低電磁干擾。因此，拓撲不僅是“內(nèi)部電路圖”，更是封裝能否支撐未來高頻、高效、緊湊逆變器的關(guān)鍵。

1.3 冷卻方式

接下來我們要講的是散熱，也就是HPD 模塊的冷卻方式。

對于功率半導體模塊來說，熱是壽命的最大敵人。HPD 模塊典型的冷卻方式是底板冷卻（baseplate cooling），也就是通過模塊底部與冷卻水道或冷卻板直接接觸，將熱量帶走。

它的關(guān)鍵點在于：

DBC 陶瓷材料選擇：常見的是 Al?O?（低成本）和 Si?N?（高導熱率，機械可靠性好）

焊料層優(yōu)化：通過低空洞率焊接工藝減少熱阻

銅底板厚度：典型值 2~3 mm，兼顧導熱與機械強度

冷卻水道設(shè)計：通常采用微通道水冷板，水流直接帶走熱量

下表給出不同 DBC 材料的對比：

圖片來源：SysPro

這里我們需要重點關(guān)注的是：冷卻方式?jīng)Q定了模塊的持續(xù)工作電流能力。比如，同樣是 IGBT 模塊，如果采用 Si?N? 基板+液冷水道，其電流容量可以比 Al?O? 空冷方案提升 20%~30%。因此，HPD 模塊的散熱能力直接支撐了其在 300 kW 級電驅(qū)動中的應用。

1.4 其他技術(shù)特點

除了上面講的結(jié)構(gòu)、拓撲和散熱，HPD 模塊還有一些“隱性”的技術(shù)亮點。

低寄生電感設(shè)計：例如，母排層疊結(jié)構(gòu)、內(nèi)部引線短而對稱、典型寄生電感低于 10 nH

先進鍵合技術(shù)：從傳統(tǒng)鋁絲鍵合轉(zhuǎn)向+ 銅絲鍵合/釬焊 sintering，提升功率循環(huán)壽命，從 10? 次提升到 10? 次級別

芯片并聯(lián)一致性：模塊內(nèi)部往往需要多顆 IGBT 或 SiC 芯片并聯(lián)，HPD 封裝通過精確的電流路徑設(shè)計保證均流

可擴展性：同一封裝外殼可以放置不同電壓等級、不同芯片材料的元件，為客戶提供設(shè)計靈活性

圖片來源：Infineon

1.5 典型案例

最后我們來看幾個典型案例，說明HPD 模塊到底用在什么地方呢？

它主要應用于新能源汽車驅(qū)動逆變器。HPD 模塊適合功率范圍 100–300 kW，這正好覆蓋主流電驅(qū)動的需求。如下幾個典型應用案例：

大眾 MEB 平臺：

使用 Infineon HybridPACK Drive IGBT 模塊

功率約 150–200 kW

冷卻方式為水冷板直冷

支撐了 ID.4、ID.6 等車型

現(xiàn)代 IONIQ 5：

采用 Infineon HybridPACK Drive SiC 版本

電壓 800 V，提升快充與高效率性能

在 WLTP 工況下效率提升約 3–5%

保時捷 Taycan：

雙電機四驅(qū)系統(tǒng)，前后橋均采用模塊化逆變器

選用 SiC HybridPACK Drive

在高功率工況下仍能保證散熱與效率

圖片來源：SysPro

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02

DCM封裝：DCM1000

——冷卻結(jié)構(gòu)做進底板

在講完了 HPD 封裝之后，我們接下來看另一類代表性的模塊——DCM（Direct Cooled Module）。顧名思義，DCM 的最大特點就是直接冷卻，典型代表就是Danfoss的DCM1000 系列。

2.1 結(jié)構(gòu)特點

它的核心特點是去基板化+直接冷卻。

它采用了直冷baseplate（內(nèi)置流道）+熱阻鏈路縮短/換熱增強工藝手段：將功率芯片通過銀燒結(jié)工藝直接連接在一個一體化加工的、內(nèi)部嵌有精密微通道的銅質(zhì)冷卻底板上。芯片與冷卻液之間僅隔著一層薄薄的燒結(jié)層和銅底板壁，創(chuàng)造了最短的可能散熱路徑。|SysPro備注，Danfoss為此起了個比較牛的名字 ——ShowerPower 3D cooling。

圖片來源：Danfoss

我們通過一張表來說明HPD和DCM結(jié)構(gòu)分層對比：

圖片來源：SysPro

這里面我們需要關(guān)注的重點是：少了一層銅底板，熱流路徑縮短，所以散熱效率大幅提升。此外，DCM 封裝通常體積更薄、更緊湊，能適應空間受限的電驅(qū)動總成。

2.2 拓撲形式

DCM 平臺面向電驅(qū)逆變器應用，是一個“可定制功率模塊平臺”的定位；其技術(shù)平臺可覆蓋不同半導體組合（Si、Si+SiC、全SiC等），并非只限定單一拓撲。核心采用對稱半橋架構(gòu)，集成高性能 SiC MOSFET 與 SiC 肖特基二極管，充分釋放寬禁帶半導體的技術(shù)優(yōu)勢。

圖片來源：HITACHI

通過優(yōu)化內(nèi)部布線與封裝布局，大幅降低雜散電感，為高頻、高效開關(guān)創(chuàng)造條件。SiC 器件的共源共柵集成設(shè)計，實現(xiàn)了功率回路與驅(qū)動回路的解耦，提升信號完整性。

2.3 冷卻方式

其實，DCM 的名字已經(jīng)暗示了它的核心優(yōu)勢——直接冷卻，這也是DCM的名片：ShowerPower 3D cooling

傳統(tǒng)方式：功率模塊的熱量要先經(jīng)過銅底板再傳導到冷卻板，等效熱阻約為 0.1~0.2 K/W。

DCM 方式：芯片熱量幾乎直接傳導至冷卻板，等效熱阻可降低至 0.05 K/W 以下。

圖片來源：SysPro

那么，冷卻效率提升意味著什么呢？意味著在同樣的水冷條件下，DCM 模塊能承受更大的電流、更高的功率。

圖片來源：Danfoss

2.4 其他技術(shù)特點

除了上面講的結(jié)構(gòu)、拓撲和散熱，DCM 模塊還有一些其他技術(shù)亮點：

模塊厚度薄：DCM 模塊厚度可控制在 5 mm 左右，比傳統(tǒng)模塊薄 30% 以上

寄生電感極低：封裝高度降低，電流路徑更短，典型寄生電感 < 5 nH

更適合 SiC 器件：高頻高速開關(guān)下，低電感與高散熱能力正好發(fā)揮 SiC 特性

工藝挑戰(zhàn)：去掉銅底板后，機械應力管理更困難，需要高可靠性的 DBC 基板

2.5 應用場景與典型案例

DCM 模塊適合用于以下幾大場景：

高性能電動車驅(qū)動逆變器（800 V 平臺）

賽車與超級跑車電驅(qū)動

商用車大功率電驅(qū)動（對散熱要求極高）

圖片來源：Danfoss

與此對應的典型案例有：

Danfoss DCM1000：直接冷卻模塊，額定電流 1000 A，電壓 1200 V，采用 SiC MOSFET，主要用于巴士與卡車驅(qū)動逆變器。

Hitachi Automotive：為日本電動巴士項目開發(fā)直冷模塊，散熱能力提高約 20%。

圖片來源：HITACHI

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03

TPAK 單管模封路線：特斯拉案例

——積木化開關(guān)單元

TPAK 的底層邏輯，是把主驅(qū)逆變器的功率開關(guān)從"一個大模塊"拆成"很多個強一致的小開關(guān)積木"，用數(shù)量換布局自由度，用結(jié)構(gòu)扁平化換低寄生與可制造。

其實TPAK 并不是傳統(tǒng)意義上由國際大廠標準化定義的量產(chǎn)型封裝，而是特斯拉在電動車逆變器和驅(qū)動模塊中獨立推進的功率半導體模塊封裝方案，這也是我們大多數(shù)人了解Tpak的初始。它的最大特點就是：高度集成化、扁平化、針對車規(guī)應用場景的定制優(yōu)化。

圖片來源：TESLA

3.1 結(jié)構(gòu)特點

下面我們先聊聊結(jié)構(gòu)。

TPAK 這條路線的典型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞就三個：模封 + 銅引線框架 + 絕緣基板（DBC）。你可以把它理解成：...（知識星球發(fā)布）

這個是什么意思呢？它其實是為了解決兩個非?，F(xiàn)實的問題：...（知識星球發(fā)布）

同時，這條路線還會把芯片連接做成更"抗循環(huán)"的形式：比如用銀基連接把芯片固定在基板上，目的是在熱循環(huán)與功率循環(huán)里保持界面更穩(wěn)定。|SysPro備注，相關(guān)文章：電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)IGBT可靠性與壽命估算指南

3.2 拓撲形式

|SysPro備注：這里先說明個基本概念，在功率模塊里，拓撲不是電路圖，拓撲是"幾何結(jié)構(gòu)"——你怎么擺、怎么走線、怎么出端子，會直接決定你能把寄生壓到什么程度。

TPAK封裝模塊通常為單開關(guān)或半橋（2-in-1）拓撲，作為一個獨立的、高性能的開關(guān)單元使用：

單個模塊承擔一個開關(guān)單元（你可以理解為"單管積木"或"半橋積木"中的一半）

逆變器的一個"開關(guān)位置"，往往是多個模塊并聯(lián)去承載電流

最終用很多個積木（六個半橋）拼成完整的三相逆變器

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

這個拼裝思路的意義在于：...（知識星球發(fā)布）

3.3 冷卻方式(知識星球發(fā)布)…

3.4 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

3.5 應用場景與典型案例(知識星球發(fā)布)...

|SysPro備注，更多閱讀：

第一性原理在Tesla逆變器中是如何應用的？20年路、4代產(chǎn)品、2種封裝、1種方案

圖片來源：SystemPlus

04

ZPAK 半橋平臺化封裝：致瞻科技案例

——半橋積木+磚級集成

(知識星球發(fā)布)

ZPAK 是近年來由國內(nèi)功率模塊廠商和主機廠共同探索的一種新型封裝，之前我們再在致瞻科技的案例解讀中提到過：|SysPro備注，更多閱讀：大道至簡、回歸本源，如何以第一性原理洞見電驅(qū)功率模塊的未來？| ZPAK背后的底層思考

其實，其底層邏輯也很簡單，可以簡單理解成再TPAK上的衍生：

保留積木化擴展性，但把積木從單管升級成半橋，并把系統(tǒng)級集成（母線電容、冷卻、驅(qū)動、傳感）一起納入封裝邊界，從而把體積和裝配復雜度一起壓下去。

圖片來源：致瞻科技

4.1 結(jié)構(gòu)特點(知識星球發(fā)布)...

4.2 拓撲形式(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：致瞻科技

4.3 冷卻方式(知識星球發(fā)布)...

4.4 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

4.5 應用場景(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：致瞻科技

下篇

05

05 eMPack 三維重疊平臺：賽米控丹佛斯路線

——疊層端子+低高度連接

(知識星球發(fā)布)

開始前，我們先聊聊eMPack 的底層邏輯。

Danfoss做這款模塊的初衷：把電流去程與回程盡可能重疊，把磁場抵消效果拉滿；再把模塊到母線電容的連接從"螺絲"改成"焊接"，把雜散電感、接觸電阻、裝配高度一起壓下去，服務 800V 主驅(qū)里高速開關(guān) + 大電流 + 高可靠 + 易裝配的組合目標。

5.1 結(jié)構(gòu)特點(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Semikron Danfoss

5.2 拓撲形式(知識星球發(fā)布)...

|SysPro備注，關(guān)于eMPack三電平應用，這點我們再之前的文章中有系統(tǒng)性做過解讀，詳細的關(guān)于EMPACK的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的映射關(guān)系會在專題中說明，這里不再展開，關(guān)于多電平方案大家可以看這個解讀：

多電平逆變器的全景解析：2L/3L概念與原理、硬件架構(gòu)、控制算法、電容設(shè)計、系統(tǒng)應用與價值

圖片來源：Dana

5.3 冷卻方式(知識星球發(fā)布)...

5.4 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

5.5 應用場景與典型案例(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Semikron Danfoss

|SysPro備注，這里我們先做簡述，后續(xù)會做個專題展開講講里面的細節(jié)

06

PM6平臺化封裝：博世案例

——對稱低寄生+可拓展化平臺

(知識星球發(fā)布)

博世的PM6功率模塊，堪稱業(yè)內(nèi)經(jīng)典，也是諸多新型半導體廠商研發(fā)時的核心對標產(chǎn)品。例如25年底，富士電機與博世也達成合作，聯(lián)合開發(fā)具備封裝兼容性的SiC功率半導體模塊。我們曾系統(tǒng)化的解構(gòu)過PM6的設(shè)計與思路，這里再做個簡要概述：博世PM6功率模塊平臺化方案全景解析：拓撲結(jié)構(gòu)、三維布局、燒結(jié)/互聯(lián)、AMB+DBC，這里再做個簡要概述。

6.1 結(jié)構(gòu)特點(知識星球發(fā)布)...

6.2 拓撲形式(知識星球發(fā)布)...

6.3 冷卻方式(知識星球發(fā)布)...

6.4 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

6.5 應用場景(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：SysPro上海車展拍攝

|SysPro備注，關(guān)于類似PM6封裝結(jié)構(gòu)的還有理想汽車自研的功率模塊，我們從其結(jié)構(gòu)、拓撲、冷卻、技術(shù)特點、應用場景到典型案例進行深入解讀，感興趣的朋友可以先行查閱星球中相關(guān)技術(shù)資料，獲?。P(guān)鍵字：理想自研）：理想汽車LPM高壓SiC功率模塊技術(shù)深度解析

圖片來源：理想汽車圖片來源：理想汽車

07

芯片內(nèi)嵌PCB封裝：舍弗勒、采埃孚、麥格納、保時捷

——功率芯片做到板中的低電感、高集成

(知識星球發(fā)布)

關(guān)于芯片內(nèi)嵌PCB封裝技術(shù)與方案，我在知識星球中也系統(tǒng)性的解析過這一技術(shù)方案，也構(gòu)建了詳細的專欄內(nèi)容。顧名思義，通過把功率芯片埋進板里、走面板級工藝，縮短電流環(huán)路、打通熱路徑、降低寄生與熱阻，服務xEV 牽引逆變器、AI / 高功率密度電源、機器人伺服等場景：面向xEV驅(qū)動+AI數(shù)據(jù)中心的功率封裝前瞻：芯片嵌入封裝與互聯(lián)技術(shù)的全景解析

7.1 拓撲形式(知識星球發(fā)布)...

7.2 冷卻方式(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：Schaeffler

7.3 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

7.4 應用場景(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：SysPro 2025上海車展拍攝

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面向xEV驅(qū)動+AI數(shù)據(jù)中心的功率封裝前瞻：芯片嵌入封裝與互聯(lián)技術(shù)的全景解析

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08

SiC+Si混碳融合封裝：英飛凌、匯川、小鵬、舍弗勒

——成本與效率的折中策略

(知識星球發(fā)布)

混合芯片封裝，顧名思義，就是把不同材料、不同類型的芯片（Si、SiC、GaN等）集成在同一個封裝中。混合芯片封裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計圍繞"電氣性能匹配、熱應力均衡、集成度提升"三大目標展開，典型結(jié)構(gòu)由基板、芯片陣列、互連系統(tǒng)、封裝外殼四部分組成：...

圖片來源：YOLE

8.1 設(shè)計理念(知識星球發(fā)布)...

8.2 拓撲結(jié)構(gòu)(知識星球發(fā)布)...

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圖片來源：Inovance

8.3 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

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Si/SiC功率半導體選型與應用指南：兩類器件特性、4種控制策略與拓撲、多種動力構(gòu)型/駕駛循環(huán)/性能需求

圖片來源：SysPro拍攝，2025上海車展，舍弗勒混碳

8.4 應用場景與典型哪里(知識星球發(fā)布)...

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SiC+Si，全球8大混碳技術(shù)方案揭秘

SiC+Si混碳融合逆變器 · 從概念到系統(tǒng)方案落地的全景解析

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09

分立器件封裝：TO-247系列

——標準件+系統(tǒng)能力換性能

(知識星球發(fā)布)

我們首先來看分立器件封裝。分立器件是最經(jīng)典、最成熟的封裝形式，如TO-247、TO-247-4L（帶開爾文發(fā)射極引腳）、TOLL、D2PAK等。芯片被封裝在一個獨立的塑料體中，引腳伸出，結(jié)構(gòu)非常簡單，久經(jīng)市場考驗。那么，這類封裝到底長什么樣子？它為什么能長期存在并且不斷迭代呢？

9.1 結(jié)構(gòu)特點(知識星球發(fā)布)...

9.2 拓撲形式(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：SysPro

9.3 其他技術(shù)特點(知識星球發(fā)布)...

9.4 應用場景(知識星球發(fā)布)...

圖片來源：SysPro

10 總結(jié)

——車規(guī)功率封裝的"熱—電—可靠—平臺化"演進規(guī)律

(知識星球發(fā)布)

以上是關(guān)于車規(guī)級功率半導體十大模塊封裝技術(shù)方案的深度解析，我們簡單總結(jié)下...

圖片來源：SysPro

上面集中封裝，我們可以看到幾條非常清晰的分化邏輯：

HPD...

DCM...

TPAK → ZPAK → eMPack...

PM6...

芯片內(nèi)嵌 PCB...

混碳融合...

TO-247 分立器件...

圖片來源：SysPro（非絕對，僅供參考）

...

這篇文章在1.0的基礎(chǔ)上做了糾錯、補充和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

感謝你的閱讀，希望有所幫助！

注：以上節(jié)選，完整版「SysPro電力電子技術(shù)」知識星球發(fā)布

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