金升阳新的DC-DC定压R4电源:涅槃重生,创“芯”未来

电源与新能源 时间:2020-04-29来源:电子产品世界

1 “芯片级”模块电源的诞生

DC-DC定电压电源模块是金升阳公司的拳头产品,在全球有数十万用户,可谓世界级的产品。2020年,金升阳历经多年技术沉淀,推出第四代定压产品(简称“定压R4”),可谓具有突破性的“芯片级”的模块电源(如图1)。

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图1 “芯片级”定压DC-DC电源模块

实际上,金升阳的定压系列产品从R1升级到R2,再到R3代,每次更迭换代,产品都进行了非常多的电路和工艺技术突破;但是封装工艺上还是一样,仍沿用传统的灌封/塑封工艺,产品结构和外观没有显著变化。

不过,此次推出的新的定压R4代电源模块,最大的技术创新点就是在封装工艺上取得了重大突破:摒弃了传统的灌封/塑封工艺,采用了国际集成电路封装中最新的Chiplet SiP(芯粒系统封装)技术,使体积与封装结构发生了根本性的变化,产品外观由原来的简单粗糙往芯片级精细化转变。

相比前代,最新的R4代体积降低了近80%(如图2),占板面积也减小了50%以上,这对于正在为体积受限而烦恼的设计人员来说,无疑是雪中送炭,非常契合用户的实际使用场景和产业技术发展趋势。

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图2 金升阳定压模块的外观对比图

如果说前代产品解耦了内部多项电路性能制约,那么R4代就是综合性解耦了体积、外观、表贴化封装、高性能和高可靠五者之间的制约,是集电路技术、工艺技术、材料技术于一体的结晶。

2 从客户角度着想的创新

R4代也是金升阳为客户着想的一次创新。

2.1 创新工艺,为客户降低制造成本

从降低客户制造成本角度,R4采用的SMD封装降低了生产工艺的复杂性。

通过调研得知,用户产品的PCB(印制板)上90%以上的元器件是采用SMD(表面贴装器件)工艺回流焊组装。不过,金升阳的前几代电源模块外形是用传统灌封的单列直插型,这意味着客户需要采用波峰焊等插件工艺才能安装到PCB板上。这就造成了客户生产工艺的复杂性,这不仅带来了生产周期的拉长、制造成本的浪费,还会增加质量的风险。如果使用金升阳新一代的R4产品,则可以有效避免上述问题。

2.2 摒弃有缺陷的“埋磁”工艺,另辟蹊径

金升阳采用同步生产一代、研发一代、预研一代的开发模式。当多年前还在研发R3代产品时,公司就已经着手R4代产品的预研了。

但创新的路上往往充满着不确定性和波折。3年前,金升阳运用“PCB内埋磁工艺”来解决模块电源的封装和微型化问题时,开发出了成型的新一代定压产品(此代产品现在暂定为“R3S”)。不过,经过无数次的可靠性测试与验证,R3S虽然在实验室没有发现不妥,但在模拟客户遇到的各种极端环境下测试时,却存在着长期可靠性的隐患。凭着对客户的负责之心,金升阳毅然放弃了R3S产品的面市,从零开始继续探索。

功夫不负有心人,经过3年的摸索和创新,在完全解决了长期可靠性问题的前提下,金升阳终于推出了体积更小、性能更优的R4代定压产品(如图3)。

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图3 埋磁工艺存在长期可靠性方面有缺陷

定压R4代产品的研发经验告诉我们,只要有追求卓越的理想,保持百折不挠的毅力和持之以恒的精神,普通的产品也能发展出闪光的特点,平凡的岗位也能干出不平凡的事业。

现在R4代产品已问世,实现了产品性能及封装工艺的同步提升。

金升阳将会在此基础之上继续前进,为客户提供更多更好的产品。

3 定压R4代的特性指标

金升阳的定压R4代的特性指标汇总如下。

1)体积降低80%,占板面积降低50%以上,厚度仅有3.1mm;

2)微型体积,表贴化封装,适应SMD生产工艺;

3)满足AEC-Q100汽车标准;

4)工作温度范围:(-40~125)℃;

5)ESD满足8kV等级;

6)静态功耗低至:35mW;

7)超大容性负载能力:2400µF

8)可持续短路保护功能。

(注:本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第05期。)

关键词: 202005 DC-DC 金升阳 Chiplet SiP

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