1 “芯片級”模塊電源的誕生

DC-DC定電壓電源模塊是金升陽公司的拳頭產品，在全球有數十萬用戶，可謂世界級的產品。2020年，金升陽歷經多年技術沉淀，推出第四代定壓產品（簡稱“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

實際上，金升陽的定壓系列產品從R1升級到R2，再到R3代，每次更迭換代，產品都進行了非常多的電路和工藝技術突破；但是封裝工藝上還是一樣，仍沿用傳統的灌封/塑封工藝，產品結構和外觀沒有顯著變化。

不過，此次推出的新的定壓R4代電源模塊，最大的技術創新點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，使體積與封裝結構發生了根本性的變化，產品外觀由原來的簡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說，無疑是雪中送炭，非常契合用戶的實際使用場景和產業技術發展趨勢。

圖2 金升陽定壓模塊的外觀對比圖

如果說前代產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、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、工藝技術、材料技術于一體的結晶。

2 從客戶角度著想的創新

R4代也是金升陽為客戶著想的一次創新。

2.1 創新工藝，為客戶降低制造成本

從降低客戶制造成本角度，R4采用的SMD封裝降低了生產工藝的復雜性。

通過調研得知，用戶產品的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，金升陽的前幾代電源模塊外形是用傳統灌封的單列直插型，這意味著客戶需要采用波峰焊等插件工藝才能安裝到PCB板上。這就造成了客戶生產工藝的復雜性，這不僅帶來了生產周期的拉長、制造成本的浪費，還會增加質量的風險。如果使用金升陽新一代的R4產品，則可以有效避免上述問題。

2.2 摒棄有缺陷的“埋磁”工藝，另辟蹊徑

金升陽采用同步生產一代、研發一代、預研一代的開發模式。當多年前還在研發R3代產品時，公司就已經著手R4代產品的預研了。

但創新的路上往往充滿著不確定性和波折。3年前，金升陽運用“PCB內埋磁工藝”來解決模塊電源的封裝和微型化問題時，開發出了成型的新一代定壓產品（此代產品現在暫定為“R3S”）。不過，經過無數次的可靠性測試與驗證，R3S雖然在實驗室沒有發現不妥，但在模擬客戶遇到的各種極端環境下測試時，卻存在著長期可靠性的隱患。憑著對客戶的負責之心，金升陽毅然放棄了R3S產品的面市，從零開始繼續探索。

功夫不負有心人，經過3年的摸索和創新，在完全解決了長期可靠性問題的前提下，金升陽終于推出了體積更小、性能更優的R4代定壓產品（如圖3）。

圖3 埋磁工藝存在長期可靠性方面有缺陷

定壓R4代產品的研發經驗告訴我們，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，普通的產品也能發展出閃光的特點，平凡的崗位也能干出不平凡的事業。

現在R4代產品已問世，實現了產品性能及封裝工藝的同步提升。

金升陽將會在此基礎之上繼續前進，為客戶提供更多更好的產品。

3 定壓R4代的特性指標

金升陽的定壓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生產工藝；

3）滿足AEC-Q100汽車標準；

4）工作溫度范圍：(-40~125)℃；

5）ESD滿足8kV等級；

6）靜態功耗低至：35mW；

7）超大容性負載能力：2400μF

8）可持續短路保護功能。

（注：本文來源于科技期刊《電子產品世界》2020年第05期。）