隔離電源工藝發(fā)展方向

  降低熱阻，改善散熱——為改善散熱和提高功率密度，中大功率模塊電源大都采用多塊印制板疊合封裝技術(shù)，控制電路采用普通印制板置于頂層，而功率電路采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的板材置于底層。早期的中大功率模塊電源采用陶瓷基板改善散熱，這種技術(shù)為適應(yīng)大功率的需要，發(fā)展成為直接鍵合銅技術(shù)(Direct Copper Bond，DCB)，但因?yàn)樘沾苫逡姿?，在基板上安裝散熱器困難，功率等級(jí)不能做得很大。后來(lái)這一技術(shù)發(fā)展為用絕緣金屬基板(Insutalted Mental Substrate，IMS)直接蝕刻線路。*為常見(jiàn)的基板為鋁基板，它在鋁散熱板上直接敷絕緣聚合物，再在聚合物上敷銅，經(jīng)蝕刻后，功率器件直接焊接在銅上。為了避免直接在IMS上貼片造成熱失配，還可以直接采用鋁板作為襯底，控制電路和功率器件分別焊于多層(大于四層，做變壓器繞阻)FR-4印制板上，然后把焊有功率器件的一面通過(guò)導(dǎo)熱膠粘接在已成型的鋁板上固定封裝。不少模塊電源為了更利于導(dǎo)熱、防潮、抗震，進(jìn)行了壓縮密封。*常用的密封材料是硅樹(shù)脂，但也有采用聚氨酯橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂材料。后兩種方式絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能好，成為近年來(lái)模塊電源的發(fā)展趨勢(shì)之一，是提高模塊功率密度的關(guān)鍵技術(shù)。

  二次集成和封裝技術(shù)——為提高功率密度，近年開(kāi)發(fā)的模塊電源無(wú)一例外采用表面貼裝技術(shù)。由于模塊電源的發(fā)熱量嚴(yán)重，采用表面貼裝技術(shù)一定要注意貼片器件和基板之間的熱匹配，為了簡(jiǎn)化這些問(wèn)題，*近出現(xiàn)了MLP(Multilayer Polymer)片狀電容，它的溫度膨脹系數(shù)和銅、環(huán)氧樹(shù)脂填充劑以及FR4 PCB板都很接近，不易出現(xiàn)象鉭電容和磁片電容那樣因溫度變化過(guò)快而引起電容失效的問(wèn)題。另外為進(jìn)一步減小體積，二次集成技術(shù)發(fā)展也很快，它是直接購(gòu)置裸芯片，經(jīng)組裝成功能模塊后封裝，焊接于印制板上，然后鍵合。這一方式功率密度更高，寄生參數(shù)更小，因?yàn)椴捎孟嗤牧系幕?，不同器件的熱匹配更好，提高了模塊電源的抗冷熱沖擊能力。李澤元教授領(lǐng)導(dǎo)的CPES在工藝上正在研究IPEM(IntegratedPower Electronics Module)，它是一種三維的封裝結(jié)構(gòu)，主要針對(duì)功率電路，取代線鍵合技術(shù)。

  扁平變壓器和磁集成技術(shù)——磁性元件往往是電源中體積**、**的器件，減小磁性元件的體積就提高了功率密度。在中大功率模塊電源中，為滿足標(biāo)準(zhǔn)高度的要求，大部分的專業(yè)生產(chǎn)廠家自己定做磁芯。而現(xiàn)有的磁性供應(yīng)商只有飛利浦可以提供通用的扁平磁芯，且這種變壓器的繞組制作也存在一定難度。采用這種磁芯可以進(jìn)一步減小體積，縮短引線長(zhǎng)度，減小寄生參數(shù)。CPES一直在研究一種磁集成技術(shù)，福州大學(xué)的陳為教授3年前在CPES研究了磁集成技術(shù)，他們做的一個(gè)樣機(jī)是半橋電路，輸出整流采用倍流整流技術(shù)，而且輸出端的兩個(gè)電感跟主變壓器集成在一個(gè)鐵芯里，**達(dá)到的功率密度為300W/in3。倍流整流技術(shù)適用于輸出電流大，對(duì)di/dt要求高的場(chǎng)合，比如在實(shí)現(xiàn)VRM的電路中就常常用這種整流電路。