金升陽(yáng)新的DC-DC定壓R4電源：涅槃重生，創(chuàng )“芯”未來(lái)

1 “芯片級”模塊電源的誕生

DC-DC定電壓電源模塊是金升陽(yáng)公司的拳頭產(chǎn)品，在全球有數十萬(wàn)用戶(hù)，可謂世界級的產(chǎn)品。2020年，金升陽(yáng)歷經(jīng)多年技術(shù)沉淀，推出第四代定壓產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱(chēng)“定壓R4”），可謂具有突破性的“芯片級”的模塊電源（如圖1）。

圖1 “芯片級”定壓DC-DC電源模塊

實(shí)際上，金升陽(yáng)的定壓系列產(chǎn)品從R1升級到R2，再到R3代，每次更迭換代，產(chǎn)品都進(jìn)行了非常多的電路和工藝技術(shù)突破；但是封裝工藝上還是一樣，仍沿用傳統的灌封/塑封工藝，產(chǎn)品結構和外觀(guān)沒(méi)有顯著(zhù)變化。

不過(guò)，此次推出的新的定壓R4代電源模塊，最大的技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)就是在封裝工藝上取得了重大突破：摒棄了傳統的灌封/塑封工藝，采用了國際集成電路封裝中最新的Chiplet SiP（芯粒系統封裝）技術(shù)，使體積與封裝結構發(fā)生了根本性的變化，產(chǎn)品外觀(guān)由原來(lái)的簡(jiǎn)單粗糙往芯片級精細化轉變。

相比前代，最新的R4代體積降低了近80%（如圖2），占板面積也減小了50%以上，這對于正在為體積受限而煩惱的設計人員來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是雪中送炭，非常契合用戶(hù)的實(shí)際使用場(chǎng)景和產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢。

圖2 金升陽(yáng)定壓模塊的外觀(guān)對比圖

如果說(shuō)前代產(chǎn)品解耦了內部多項電路性能制約，那么R4代就是綜合性解耦了體積、外觀(guān)、表貼化封裝、高性能和高可靠五者之間的制約，是集電路技術(shù)、工藝技術(shù)、材料技術(shù)于一體的結晶。

2 從客戶(hù)角度著(zhù)想的創(chuàng )新

R4代也是金升陽(yáng)為客戶(hù)著(zhù)想的一次創(chuàng )新。

2.1 創(chuàng )新工藝，為客戶(hù)降低制造成本

從降低客戶(hù)制造成本角度，R4采用的SMD封裝降低了生產(chǎn)工藝的復雜性。

通過(guò)調研得知，用戶(hù)產(chǎn)品的PCB（印制板）上90%以上的元器件是采用SMD（表面貼裝器件）工藝回流焊組裝。不過(guò)，金升陽(yáng)的前幾代電源模塊外形是用傳統灌封的單列直插型，這意味著(zhù)客戶(hù)需要采用波峰焊等插件工藝才能安裝到PCB板上。這就造成了客戶(hù)生產(chǎn)工藝的復雜性，這不僅帶來(lái)了生產(chǎn)周期的拉長(cháng)、制造成本的浪費，還會(huì )增加質(zhì)量的風(fēng)險。如果使用金升陽(yáng)新一代的R4產(chǎn)品，則可以有效避免上述問(wèn)題。

2.2 摒棄有缺陷的“埋磁”工藝，另辟蹊徑

金升陽(yáng)采用同步生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、預研一代的開(kāi)發(fā)模式。當多年前還在研發(fā)R3代產(chǎn)品時(shí)，公司就已經(jīng)著(zhù)手R4代產(chǎn)品的預研了。

但創(chuàng )新的路上往往充滿(mǎn)著(zhù)不確定性和波折。3年前，金升陽(yáng)運用“PCB內埋磁工藝”來(lái)解決模塊電源的封裝和微型化問(wèn)題時(shí)，開(kāi)發(fā)出了成型的新一代定壓產(chǎn)品（此代產(chǎn)品現在暫定為“R3S”）。不過(guò)，經(jīng)過(guò)無(wú)數次的可靠性測試與驗證，R3S雖然在實(shí)驗室沒(méi)有發(fā)現不妥，但在模擬客戶(hù)遇到的各種極端環(huán)境下測試時(shí)，卻存在著(zhù)長(cháng)期可靠性的隱患。憑著(zhù)對客戶(hù)的負責之心，金升陽(yáng)毅然放棄了R3S產(chǎn)品的面市，從零開(kāi)始繼續探索。

功夫不負有心人，經(jīng)過(guò)3年的摸索和創(chuàng )新，在完全解決了長(cháng)期可靠性問(wèn)題的前提下，金升陽(yáng)終于推出了體積更小、性能更優(yōu)的R4代定壓產(chǎn)品（如圖3）。

圖3 埋磁工藝存在長(cháng)期可靠性方面有缺陷

定壓R4代產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)驗告訴我們，只要有追求卓越的理想，保持百折不撓的毅力和持之以恒的精神，普通的產(chǎn)品也能發(fā)展出閃光的特點(diǎn)，平凡的崗位也能干出不平凡的事業(yè)。

現在R4代產(chǎn)品已問(wèn)世，實(shí)現了產(chǎn)品性能及封裝工藝的同步提升。

金升陽(yáng)將會(huì )在此基礎之上繼續前進(jìn)，為客戶(hù)提供更多更好的產(chǎn)品。

3 定壓R4代的特性指標

金升陽(yáng)的定壓R4代的特性指標匯總如下。

1）體積降低80%，占板面積降低50%以上，厚度僅有3.1mm；

2）微型體積，表貼化封裝，適應SMD生產(chǎn)工藝；

3）滿(mǎn)足AEC-Q100汽車(chē)標準；

4）工作溫度范圍：(-40~125)℃；

5）ESD滿(mǎn)足8kV等級；

6）靜態(tài)功耗低至：35mW；

7）超大容性負載能力：2400μF

8）可持續短路保護功能。

（注：本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第05期。）