uPOL封装技术如何实现高电流密度供电突破

近年来，电源管理IC不断深入于高效、精简的应用领域，驱使电源芯片朝着更大电流、更小体积、更高效率、更严格的电压反馈精度方向发展。一方面，传统电源芯片需要配置大量外围器件；另一方面，为了更大限度地优化芯片的电性能及热性能，往往要求用户通过繁琐的走线、布局来完成。极简外围、高效、高性能是电源模块发展的必然趋势。

未来POL模块封装转向微型负载功率（μPOLTM）发展，此种封装方式对POL性能有着极大的优化。μPOLTM采用先进的面板级封装形式，将电源芯片、电感和电容等器件集成在基板当中，构成一个超高集成度的电源芯片模块。在电子产品高空间利用率和强供电能力的需求下，传统开关电源芯片外围放置的电感及众多外围参数调整器件无疑是压缩电路板空间的一大阻碍。在应用中，为保证芯片正常工作，需牺牲较多的PCB面积，不利于电子设备向小型化发展。而模块化封装得益于其小体积，高集成度，极简的外围应用电路，可以缩减电源芯片PCB的面积，有效提升用户的PCB利用率，满足电子设备日益小型化的需求。同时，芯片直接嵌埋于基板当中，极大地增加了整个模块的散热面积，即使处于满载工作状态下，温度也不会过高。

在传统电源芯片中，芯片、电感产热造成板间温度升高，芯片工作效率也会随之降低。得益于μPOLTM优异的散热性能，模块的效率与热性能得到了显著提高。

针对该电源需求，长工微电子推出采用μPOLTM设计的一款目前业内体积最小的6A直流降压电源模块---ISM6636x（x代表料号A/B/C）。高度紧凑的负载点模块采用3.3mm × 3.3mm × 1.45mm的微型封装，能够支持4.5V~16V输入，输出支持0.6V~5V，最高峰值电流可达8A，连续工作电流可达6A。ISM6636A/B/C除POL芯片外，还将输出电感、自举电容及VCC旁路电容集成在模块之中，极大的减少了模块在实际应用中占据的主板空间。同时ISM6636x支持IIC通讯调配模块内部配置，进一步简化了模块的应用。图1展示了ISM6636x突出的简化外围器件的应用优势。ISM6636x在3cm × 3cm的基板上集成了可带载6A的直流降压芯片，基板上方布置自举电容、VCC旁路电容以及功率电感。外围仅需输入输出、VCC旁路电容即可正常工作，为用户减轻设计难度的同时节约了PCB的空间资源。

图1A. ISM6636x 3D view



图1B. ISM6636x 极简外围引脚图


图1C. 垂直结构与模块对比

在效率和热性能上，ISM6636x采用基板封装方式，有利于散热。磁性器件及电容的集成设计使基板与器件有着固定、优良的走线布置，让芯片的电气性能及效率可以达到极优状态。图2和图3中展示了采用μPOLTM封装的ISM6636x在不同的输出电压，不外加散热措施的条件下，芯片的效率、温度与电流之间的关系。由此验证ISM6636x优异的散热性能使工作温度和效率有出色的表现。

图2. ISM6636x效率与电流的曲线图


图3. ISM6636x工作温度与电流的曲线图

ISM6636x采用垂直结构使得实际应用体积减小，在优化热性能的同时兼顾良好的可靠性。其通过了JEDEC 标准的多项可靠性测试，包括温度循环测试，高温蒸煮测试，高温存储测试，老化寿命测试，带电的高温高湿加速测试等，同时ISM6636x还拥有大于2kv的ESD 保护功能为后续生产制造保驾护航。

作为业界体积最小的6A直流降压电源模块，ISM6636x兼顾微型封装、极简外围的同时，具有更小的应用面积、更完善的可编程功能、优秀的电气特性及动态性能的优势。无论是追求性能和稳定的服务器和通信设备，还是注重损耗和尺寸的数据中心，ISM6636x都给出了完美的解决方案。长工微作为国产电源芯片企业，又一次向世界证明了“中国芯”，为国内低压大电流电源模块领域贡献力量！