在新能源應用浪潮的推動下，碳化硅功率模塊作為核心部件，其封裝技術的重要性日益凸顯。其中，將模塊內部電路與外部系統連接起來的互連工藝，更是直接決定著整個模塊的性能、可靠性與成本，堪稱封裝技術的“勝負手”。
在這場關乎“連接”的精密競賽中，新一代Pin-Hold插針工藝與傳統超聲焊接技術兩種不同的主流技術引起了業界廣泛關注。據調研發現，目前科瑞爾等國內廠商正積極推動插針工藝普及，且英飛凌、比亞迪、中車、斯達等頭部器件廠商也在積極導入插針工藝并實現規模量產。
那么，這二者在性能、可靠性與成本上究竟有何差異？為何插針工藝在SiC時代能發揮出更強的競爭力？下文將展開具體剖析。
誰更契合SiC模塊工藝需求？
在SiC功率模塊的互連技術領域，Pin-Hold插針與超聲焊接是兩種截然不同的工藝方式，前者是一種高度自動化的精密裝配技術，而后者屬于一種固態鍵合技術，二者的工藝流程涇渭分明。
首先來看Pin-Hold插針工藝，主要工藝流程有三大步驟，其核心優勢在于工藝成熟、寄生電感極低、設計冗余大、兼容性強且綜合成本低。同時，插針工藝全過程具備力控監控，讓每一顆針的插裝狀態都可追溯，品質更加可控。
其次，超聲焊接則屬于一種固態鍵合技術，主要是通過“原子鍵合”的方式來實現互連，其核心優勢在于：連接強度（推拉力）極高，抗熱疲勞性能優異，且無需焊料，更為環保。
盡管兩種工藝原理迥異，但產業界的選擇更側重于規模化制造的總體效能。基于廣泛的工藝測試與評估來看，雖然超聲焊接在單一指標上領先，但Pin-Hold插針工藝的綜合優勢更為明顯，更加貼切SiC功率模塊的生產需求：
推拉力測試：超聲焊勝出
從推拉力測試來看，Pin-Hold插針工藝的推拉力依賴于針型與設計，例如采用魚眼針可實現70N以上的推拉力，而超聲焊接工藝的推拉力極高，通常可達100N以上，遠高于插針工藝。但在實際生產應用中，70N的推拉力可以很好地滿足SiC模塊的可靠性要求。
震蕩實驗：Pin-Hold插針勝出
從震蕩實驗測試標準（如LV214）來看，Pin-Hold插針工藝的機械互鎖結構在10萬次以上的震蕩測試后，仍能保持連接穩定，接觸電阻變化率<5%；超聲焊接工藝同樣能通過嚴苛振動測試，兩者均能滿足高可靠性要求
插拔/破壞實驗：Pin-Hold插針勝出
從插拔/破壞實驗來看，超聲焊接工藝造成的損傷屬于不可逆的永久性破壞，而Pin-Hold插針工藝的失效模式具有可預測性，為模塊提供了一定的可維修性，且在破壞性測試中模式更溫和。
與塑封工藝兼容性：Pin-Hold插針更佳
從塑封工藝兼容性來看，超聲焊接工藝在塑封時極易對模具造成沖擊和損傷，而Pin-Hold插針工藝對模具無特殊要求，在“塑封為王”的SiC模塊時代，插針工藝的兼容性優勢更為突出。
電性能（雜感）：Pin-Hold插針更佳
從電性能（雜感）來看，Pin-Hold插針工藝通過將大電流路徑直接由針腳導入PCB底層銅箔，實現了最短的電流回路和極低寄生電感，為發揮SiC性能提供了更優的電路設計自由度。而超聲焊接工藝受限于焊接位置和電流路徑，通常寄生電感高于優化后的插針方案。
綜合來看，超聲焊在單一連接強度指標上領先，但其工藝門檻高，且與主流的塑封工藝存在兼容性挑戰，而Pin-Hold插針工藝在電性能、與后續工藝的兼容性、綜合成本及可實施性上展現了更強的綜合優勢，更契合當前SiC功率模塊大規模、高可靠制造的需求。
另據調研發現，憑借其卓越的綜合性能，插針工藝已經廣泛應用于IGBT模塊、SiC功率模塊、智能功率模塊等。目前，英飛凌、富士電機、比亞迪半導體、斯達半導體、中車時代等國內外廠商的主流功率模塊產品中都大規模應用了插針工藝。
助力SiC模塊規模化量產
當前插針工藝成為行業標配的背后，實際是國產高端裝備的崛起。常州科瑞爾科技有限公司作為其中的佼佼者，其PA3000型全自動插針機已成為眾多頭部模塊廠商的選擇。
從產品參數來看，科瑞爾PA3000型全自動插針在定位精度、力度控制及檢測等方面具有突出優勢，能充分確保插針工藝優勢的完美實現，為SiC功率模塊的大規模量產提供堅實保障：
極致精度：±10μm的插針精度，確保針孔完美對中。
智能力控：0-300N插入力全過程監控，±0.5N的夾持力控制，從根源上保障連接一致性。
高可靠性：優化的工藝可穩定實現≥70N的拉拔力，滿足嚴苛的車規級要求。
工業4.0就緒：支持SECS/GEM協議，可無縫對接MES系統，實現生產數據全追溯，構建智能工廠基石。
不難發現，在SiC技術快速迭代的背景下，封裝互連技術的選擇邏輯已發生深刻轉變——從追逐單一性能參數的極致，轉向尋求性能、可靠性與可制造性之間的最優平衡。
在這一趨勢下，Pin-Hold插針工藝展現出其獨特的工藝價值。它并非追求理論上的極限連接，而是以卓越的工程成熟度、穩定的電熱性能與高度的制造友好性，為行業提供了一條穩健、高效且極具成本效益的產業化路徑。
未來，以科瑞爾為代表的國產裝備企業，將通過自主創新的精密工藝與技術解決方案，為全球功率半導體產業的升級注入強勁動力，進一步助力高效的電力轉換技術照亮綠色低碳的未來圖景。
本文發自【行家說三代半】，專注第三代半導體（碳化硅和氮化鎵）行業觀察。
