DC-DC定壓R4電源：涅槃重生，創“芯”未來
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2020-04-21
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眾所周知，金升陽的DC-DC定電壓電源模塊是金升陽公司的拳頭產品，具有世界級競爭能力。這個成績的獲得，離不開全球數十萬用戶的認可，也離不開金升陽對電源技術提升的矢志追求。
經過多年的努力，因電路技術和變壓器技術的突破，金升陽于2012年推出了第二代定壓產品（簡稱“定壓R2”）。（詳情請見鏈接1：《為什么要選用金升陽定壓R2代電源模塊產品？》）。通過采用自有集成電路技術，利用我司自主開發的IC，第三代定壓產品（簡稱“定壓R3”）在2017年成功上市。（詳情請見鏈接2：《匠“芯”創造,極致客戶體驗》）。
2020疫情發生后，金升陽始終響應國家號召，有序復工復產，解決市場急需。在此期間，歷經多年技術沉淀的第四代定壓產品（簡稱“定壓R4”）也準時上市。
圖1：金升陽定壓模塊發展歷程
“芯片級”模塊電源誕生
實際上，定壓系列產品從R1升級到R2再到R3系列，每次升級換代，產品都進行了非常多的電路和工藝技術突破，但在封裝工藝技術上還是一樣，仍沿用傳統的灌封\塑封工藝，產品結構和外觀上沒有顯著變化，這使得部分客戶誤以為我司定電壓系列產品不管R1還是R2、R3系列產品性能差不多。
表1：金升陽定壓模塊性能對比圖
相較于前幾代產品，我司定壓R4系列電源模塊除了采用新一代自主開發、具有完全知識產權的IC芯片，對產品內部電路技術和電性能指標有大幅升級之外，最重大的技術創新點，就是在封裝工藝上獲得了重大突破。R4徹底摒棄了傳統的灌封\塑封工藝，采用了國際上集成電路封裝中最新一代的 Chiplet SiP（system in package）系統級集成封裝技術。除了內部性能比R3系列有較大提升外，R4系列在體積與封裝結構上與R3代相比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。如果說R2和R3系列產品是解耦了內部多項電路性能制約，那么R4系列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。
微型體積，為客戶贏得更多設計空間
R4系列相比R1、R2、R3系列，體積降低了近80%，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，例如手持設備、便攜設備都是對體積要求很高的行業。R4的超小體積，更加契合用戶的實際使用場景和產業技術發展趨勢。
圖2：金升陽定壓模塊外觀對比圖
創新工藝，為客戶降低制造成本
通過調研得知，用戶產品的PCB板上90%以上的元器件是采用SMD工藝回流焊組裝。而我司R1、R2和R3系列電源模塊外形都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將其安裝到PCB板上。這樣一來，客戶產品生產制造環節，既要有SMD工藝回流焊流程，又要有插件工藝波峰焊流程，造成生產工藝的復雜性，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。如果使用我司新一代的R4產品，則可以有效避免上述問題。因為都是SMD器件，就可以大大簡化生產工藝，從而降低客戶的生產制造成本。
摒棄有缺陷的“埋磁”工藝，另辟蹊徑
其實，基于未雨綢繆的傳統，金升陽采用同步生產一代、研發一代、預研一代的開發模式。當我們還在研發R3代產品時，就已經著手R4系列產品的預研了。但創新的路上充滿不確定性，其中最讓我們難過的是，在3年前耗費大量的精力、財力和物力，花了好幾年的時間，運用“PCB內埋磁工藝”的方式解決了模塊電源封裝和微型化的問題，開發了成型的新一代定壓產品（此代產品現在暫定為“R3S”）。但是經過無數次的可靠性測試與驗證，R3S雖然短期在實驗室內的理想環境下使用沒有發現不妥，但在模擬客戶遇到的各種極端環境下測試卻存在長期可靠性缺陷，無法解決。憑著對客戶負責之心，我們毅然放棄了采用“PCB內埋磁工藝”的R3S產品的上市，從零開始繼續探索。
圖3：埋磁工藝存在長期可靠性缺陷
成功的道路總是曲折的，又經過3年的不斷摸索和創新，在完全解決了長期可靠性問題的前提下，我們推出了體積更小性能更優的R4系列定壓產品。
對于簡單而又普通的定電壓產品，金升陽通過對行業趨勢的洞察、對市場及客戶需求的深入了解，矢志不渝于技術的創新及產品的升級，致力于為客戶帶來越來越好的體驗，推出了一代又一代的新產品，來滿足客戶越來越高的要求。定壓R4系列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不普通的結果，平凡的崗位也能干出不平凡的事業。我想，如果我們的國人都以這種精神為指導，來開展各自負責的工作，那么，“外國的月亮比中國的圓”的怪圈一定可以打破，中國制造（Made in China）一定可以成為精品的標志。
現在R4系列產品已推出，實現了產品性能及封裝工藝的同步提升，但這并不是金升陽人開發產品的終點，我們仍會在此基礎之上繼續前進，為客戶提供更多更好的產品。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！
文章延伸閱讀：
2012年R2代《為什么要選用金升陽定壓R2代電源模塊產品？》
定壓R4系列優勢特點：
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℃ to 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：2400uF
8、可持續短路保護功能
