采用3D封裝技術(shù)提高功率密度！

盡管對更高性能和功率密度的需求不斷增長，低功率的DC/DC轉(zhuǎn)換器還是需要具有一定的性價比，經(jīng)過一段時間的努力，制造商們針對這一需求推出了許多架構(gòu)來滿足低成本制造的要求，例如盡量降低器件數(shù)量以及將變壓器和電感手工焊接到傳統(tǒng)PCB上。為了最大程度地減少PCB尺寸，通常采用通孔的安裝方法，但是這可能使組裝過程變得復(fù)雜，因為同一塊PCB板需要經(jīng)過波峰焊和回流焊兩道工序。

盡管每年售出數(shù)百萬個采用通孔安裝方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器，但是RECOM的長期目標(biāo)是開發(fā)出像其他標(biāo)準(zhǔn)器件一樣直接進(jìn)行貼片焊接的版本，同時還需要具有超薄尺寸以符合當(dāng)今流線型產(chǎn)品的設(shè)計要求。需注意的是，為了體現(xiàn)轉(zhuǎn)換器模塊相比分立器件設(shè)計的優(yōu)勢，模塊尺寸必須盡可能的小，為達(dá)到這一點(diǎn)，DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊必須通過利用Z方向集成成3D電源封裝。

高功率方面以RECOM RPM/RPMB系列為例，30W的電源采用熱增強(qiáng)25焊盤LGA封裝（長寬各12.19mm、高3.75mm）。達(dá)到這樣高的功率密度是因為內(nèi)部使用了多層PCB，利用塞孔和盲孔達(dá)到良好的導(dǎo)熱性并有效利用空間。正如地基是任何大型建筑物的關(guān)鍵一樣，內(nèi)部多層PCB的復(fù)雜熱管理結(jié)構(gòu)為安裝在上方的功率器件提供了堅固的基礎(chǔ)。 

RPM內(nèi)部PCB識圖

該器件的結(jié)構(gòu)為四層PCB板，由六面金屬外殼封裝以降低EMI。這種結(jié)構(gòu)極薄，只需稍微大于1.4cm2的空間來適當(dāng)散熱即可在超過+85°C的環(huán)境溫度下提供全功率。RPMB/RPMH的設(shè)計優(yōu)點(diǎn)是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)全部在模塊內(nèi)部。最終用戶可以選擇低成本的兩層PCB而非昂貴的塞孔，并在不依靠強(qiáng)制風(fēng)冷（風(fēng)扇）的情況下依然能夠使用高性能的緊湊型SMT板載電源。 

RPM系列提供3種選項，焊盤設(shè)計均相同因此可以通用：

非隔離型DC/DC模塊最初是用來取代低效率的三端線性穩(wěn)壓器，但現(xiàn)在被廣泛作為負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器使用，為集成度很高的IC（例如CPU、GPU和SoC設(shè)備）提供精確穩(wěn)定的低壓電源。為了比分立式解決方案更有優(yōu)勢，DC/DC模塊的面積和高度必須降到最低，并在滿足現(xiàn)代IC嚴(yán)格的法規(guī)和干擾標(biāo)準(zhǔn)要求的同時保持在低溫下工作。要實現(xiàn)如此小的尺寸就意味著高效率，也就代表低開關(guān)頻率和伴隨而來的大尺寸輸出電感，但這與所需的恰恰相反。然而改良后的半導(dǎo)體、轉(zhuǎn)換器拓?fù)浜痛判圆牧蠈㈩l率推進(jìn)MHz的范圍，以較小的電感保持極高的效率。如此一來轉(zhuǎn)換器設(shè)計人員就可以發(fā)揮創(chuàng)意在封裝上實現(xiàn)驚人的微型化，甚至可以將電感集成到封裝之中。例如，RECOM RPX系列的面積僅4.5mm x 4mm，采用QFN封裝的高度僅2mm，同時提供高達(dá)2.5A的輸出電流，峰值效率超過90%。更小的1A版本的尺寸僅3mm x 5mm x 1.6mm。能達(dá)到這樣的功率密度是因為引線框架上采用了低成本倒裝芯片的過模封裝，附加的優(yōu)勢是緊密的開關(guān)電流環(huán)路所產(chǎn)生的EMI非常低，再加上高功率密度和優(yōu)化的熱性能，這些是分立式器件解決方案無法與之匹美的。 

RECOM RPX系列的引線框架上倒裝芯片結(jié)構(gòu)

目前所描述的都是非隔離型轉(zhuǎn)換器，而當(dāng)需要安全認(rèn)證等級的隔離時，最小的X和Y尺寸就要取決于爬電距離和電氣間隙。例如，使用主系統(tǒng)電壓的醫(yī)療應(yīng)用若要符合雙重患者保護(hù)（2MOPP），輸入和輸出之間需要8mm的爬電距離。有了這個最小的封裝尺寸，我們就可以采用更傳統(tǒng)的方式將電源和控制IC的內(nèi)部芯片引線鍵合至DVE SOIC-16引線框，然后按常規(guī)方法進(jìn)行過模封裝，而RECOM的R05CT05S就是如此設(shè)計的。該DC/DC轉(zhuǎn)換器的變壓器使用專利超薄平面型設(shè)計，具有5k VAC隔離電壓和2MOPP增強(qiáng)隔離。轉(zhuǎn)換器的高度僅2.65mm，加上隔離型DC/DC轉(zhuǎn)換器的高度不會高于其他的SMT器件，因此非常適合卡式應(yīng)用。R05CT05S提供完整的線性和負(fù)載調(diào)整以及外部使能輸入等功能。RECOM R05CT05S的輸出功率為500mW，具有5V輸入和5V或3.3V輸出，特別適合為高端醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中的隔離接口供電。