自18 世纪以来,制造业历史经历过四次定义模糊的“工业革命”,随着机械化水平的提高,这些革命逐渐取代了人力和马力。机械化的第一阶段依靠水和蒸汽作为动力。第二阶段向电力转变,引入大规模生产和组装线,而计算机和自动化则成为第三阶段的特征。每个阶段较之前一阶段都提高了生产灵活性、增强了能源利用效率,并降低了成本。
我们现在已经进入了第四阶段,通常称之为工业 4.0。这一阶段建立在第三阶段基础之上,新增了机器人技术、
物联网 (IoT) 技术的大规模数据收集以及包括机器学习 (ML) 和人工智能 (AI) 在内不断增加的基于云基础设施。在制造业中,工业 4.0 成为智能工厂的代名词,其中自动化系统在工厂和云端对本地流程做出决策、相互通信、协作并与工人实时交互。
先进封装技术助力实现工业 4.0 的关键目标
DC/DC 转换器的先进封装技术有助于提高效率、缩小尺寸,甚至降低成本。
对尺寸更紧凑电源的需求催生了一系列设备,可将变压器、控制器件、功率晶体管和其他元器件集成到单个封装中。
然而,尺寸必须小巧,才能实现模块相对于离散设计的优势。为了实现这一目标,
非隔离式 DC/DC 开关稳压器 和
隔离式转换器模块 在 z 方向(垂直方向)通过利用集成 3D 组装技术,实现最小尺寸和最大功率密度。在内部,该器件在引线框架上安装了一个低成本倒装芯片,并通过包覆成型添加了集成电感器。
3D 结构还有助于提高效率:这些元件彼此非常接近,形成紧密的开关电流环路,从而产生极低的 EMI,同时具有超过离散设计的 高功率密度 和优化散热性能。
到目前为止,一切都很好。但是,为了以更低的成本追求更高的产品可靠性,现代电子生产线正在尽可能淘汰手工组装,包括手工焊接。波峰焊和回流焊这两种标准自动焊接操作需要使用表面贴装技术 (SMT) 封装的元件。几乎所有电子元件,例如数据转换器、微控制器和无源器件,都采用这种格式。不过传统上,通孔 SIP 封装通常用于集成式 DC/DC 转换器,因为这类产品可以最大限度地减少 PCB 占用空间,尽管它们可能因需要额外的手工焊接步骤而使组装变得复杂,而这可能会引入人为错误的潜在风险。
结论
工业 4.0 对 DC/DC 转换器的可靠性、尺寸和效率方面提出了严格要求。RECOM 的低功率隔离式和非隔离式 DC/DC 转换器采用了先进封装技术,这不仅提高了产品的可靠性,降低了成本,还有助于提高效率,所有这些均采用同类最佳的封装尺寸。