SiC模块新工艺为何受宠？英飞凌/比亚迪/中车/斯达等都在导入
在新能源应用浪潮的推动下，碳化硅功率模块作为核心部件，其封装技术的重要性日益凸显。其中，将模块内部电路与外部系统连接起来的互连工艺，更是直接决定着整个模块的性能、可靠性与成本，堪称封装技术的“胜负手”。
在这场关乎“连接”的精密竞赛中，新一代Pin-Hold插针工艺与传统超声焊接技术两种不同的主流技术引起了业界广泛关注。据调研发现，目前科瑞尔等国内厂商正积极推动插针工艺普及，且英飞凌、比亚迪、中车、斯达等头部器件厂商也在积极导入插针工艺并实现规模量产。
那么，这二者在性能、可靠性与成本上究竟有何差异？为何插针工艺在SiC时代能发挥出更强的竞争力？下文将展开具体剖析。
超声焊接VS精密插针
谁更契合SiC模块工艺需求？
在SiC功率模块的互连技术领域，Pin-Hold插针与超声焊接是两种截然不同的工艺方式，前者是一种高度自动化的精密装配技术，而后者属于一种固态键合技术，二者的工艺流程泾渭分明。
首先来看Pin-Hold插针工艺，主要工艺流程有三大步骤，其核心优势在于工艺成熟、寄生电感极低、设计冗余大、兼容性强且综合成本低。同时，插针工艺全过程具备力控监控，让每一颗针的插装状态都可追溯，品质更加可控。
其次，超声焊接则属于一种固态键合技术，主要是通过“原子键合”的方式来实现互连，其核心优势在于：连接强度（推拉力）极高，抗热疲劳性能优异，且无需焊料，更为环保。
尽管两种工艺原理迥异，但产业界的选择更侧重于规模化制造的总体效能。基于广泛的工艺测试与评估来看，虽然超声焊接在单一指标上领先，但Pin-Hold插针工艺的综合优势更为明显，更加贴切SiC功率模块的生产需求：
推拉力测试：超声焊胜出
从推拉力测试来看，Pin-Hold插针工艺的推拉力依赖于针型与设计，例如采用鱼眼针可实现70N以上的推拉力，而超声焊接工艺的推拉力极高，通常可达100N以上，远高于插针工艺。但在实际生产应用中，70N的推拉力可以很好地满足SiC模块的可靠性要求。
震荡实验：Pin-Hold插针胜出
从震荡实验测试标准（如LV214）来看，Pin-Hold插针工艺的机械互锁结构在10万次以上的震荡测试后，仍能保持连接稳定，接触电阻变化率；超声焊接工艺同样能通过严苛振动测试，两者均能满足高可靠性要求
插拔/破坏实验：Pin-Hold插针胜出
从插拔/破坏实验来看，超声焊接工艺造成的损伤属于不可逆的永久性破坏，而Pin-Hold插针工艺的失效模式具有可预测性，为模块提供了一定的可维修性，且在破坏性测试中模式更温和。
与塑封工艺兼容性：Pin-Hold插针更佳
从塑封工艺兼容性来看，超声焊接工艺在塑封时极易对模具造成冲击和损伤，而Pin-Hold插针工艺对模具无特殊要求，在“塑封为王”的SiC模块时代，插针工艺的兼容性优势更为突出。
电性能（杂感）：Pin-Hold插针更佳
从电性能（杂感）来看，Pin-Hold插针工艺通过将大电流路径直接由针脚导入PCB底层铜箔，实现了最短的电流回路和极低寄生电感，为发挥SiC性能提供了更优的电路设计自由度。而超声焊接工艺受限于焊接位置和电流路径，通常寄生电感高于优化后的插针方案。
综合来看，超声焊在单一连接强度指标上领先，但其工艺门槛高，且与主流的塑封工艺存在兼容性挑战，而Pin-Hold插针工艺在电性能、与后续工艺的兼容性、综合成本及可实施性上展现了更强的综合优势，更契合当前SiC功率模块大规模、高可靠制造的需求。
另据调研发现，凭借其卓越的综合性能，插针工艺已经广泛应用于IGBT模块、SiC功率模块、智能功率模块等。目前，英飞凌、富士电机、比亚迪半导体、斯达半导体、中车时代等国内外厂商的主流功率模块产品中都大规模应用了插针工艺。
科瑞尔推出精密插针工艺：
助力SiC模块规模化量产
当前插针工艺成为行业标配的背后，实际是国产高端装备的崛起。常州科瑞尔科技有限公司作为其中的佼佼者，其PA3000型全自动插针机已成为众多头部模块厂商的选择。
从产品参数来看，科瑞尔PA3000型全自动插针在定位精度、力度控制及检测等方面具有突出优势，能充分确保插针工艺优势的完美实现，为SiC功率模块的大规模量产提供坚实保障：
极致精度：±10μm的插针精度，确保针孔完美对中。
智能力控：0-300N插入力全过程监控，±0.5N的夹持力控制，从根源上保障连接一致性。
高可靠性：优化的工艺可稳定实现≥70N的拉拔力，满足严苛的车规级要求。
工业4.0就绪：支持SECS/GEM协议，可无缝对接MES系统，实现生产数据全追溯，构建智能工厂基石。
不难发现，在SiC技术快速迭代的背景下，封装互连技术的选择逻辑已发生深刻转变——从追逐单一性能参数的极致，转向寻求性能、可靠性与可制造性之间的最优平衡。
在这一趋势下，Pin-Hold插针工艺展现出其独特的工艺价值。它并非追求理论上的极限连接，而是以卓越的工程成熟度、稳定的电热性能与高度的制造友好性，为行业提供了一条稳健、高效且极具成本效益的产业化路径。
未来，以科瑞尔为代表的国产装备企业，将通过自主创新的精密工艺与技术解决方案，为全球功率半导体产业的升级注入强劲动力，进一步助力高效的电力转换技术照亮绿色低碳的未来图景。
本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。
