1、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 CopperBond，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。最為常見的基板為鋁基板，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一4印制板上，然后把焊有功率器件的一面通過導(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。最常用的密封材料是硅樹脂，但也有采用聚氨酯橡膠或環(huán)氧樹脂材料。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)鍵工藝技術(shù)。

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2、二次集成和封裝技術(shù)

為提高功率密度，近年開發(fā)的模塊電源無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)化這些問題，最近出現(xiàn)了MLP (MultilayerPolymer)多層聚合物片狀電容，它的溫度膨脹系數(shù)和銅、環(huán)氧樹脂填充劑以及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快而引起電容失效的問題。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，然后進(jìn)行鍵合。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。目前，被稱為集成的功率電子模塊工藝IPEM (Integrated Power Electronics Module)的研究，是一種三維的封裝結(jié)構(gòu)，主要針對(duì)功率電路，未來要取代引線鍵合技術(shù)。

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3、扁平變壓器和磁集成技術(shù)

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磁性元件往往是電源中體積最大、最高的器件，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，最后達(dá)到的功率密度為300W／in 。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。

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4、新型器件和新材料的應(yīng)用

隨著輸出電流的增加，更低導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗的MOSFET大量應(yīng)用于模塊電源中進(jìn)行同步整流，模塊電源的效率得到了一定提高，但由于軟開關(guān)技術(shù)近幾年無太大發(fā)展，效率提高越來越緩慢。碳化硅材料的出現(xiàn)可能改變這種現(xiàn)狀，這種材料禁帶寬、工作溫度高(可達(dá)600~C)、通態(tài)電阻小、導(dǎo)熱性能好、漏電流極小。

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5、封裝技術(shù)

1) 敞開式模塊的大量使用： 由中大功率敞開式模塊電源焊點(diǎn)少，寄生參數(shù)容易控制，EMC指標(biāo)優(yōu)越，熱分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，這一模塊電源的應(yīng)用越來越廣泛，但大功率敞開式模塊的熱設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，成本較高，并且由于效率提高有限，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的約束下，無基板敞開式模塊電源采用強(qiáng)制風(fēng)冷也無法耗散局部熱點(diǎn)溫度。40~60W 左右自然冷卻的敞開式模塊電源會(huì)在單板分布式供電系統(tǒng)中得到大量使用。

2) IC封裝模塊電源的生產(chǎn)：在中小功率模塊電源中，為了實(shí)現(xiàn)電源板生產(chǎn)自動(dòng)化，會(huì)向表面貼裝發(fā)展，這種模塊電源的生產(chǎn)會(huì)結(jié)合半導(dǎo)體的工藝，大大提高模塊生產(chǎn)的可靠性和一致性，降低成本，真正實(shí)現(xiàn)點(diǎn)負(fù)載供電。目前的水平可以提供高達(dá)8A 的輸出電流。另外封裝的標(biāo)準(zhǔn)化也是目前模塊電源發(fā)展的一個(gè)重要方向，實(shí)踐證明，采用非標(biāo)準(zhǔn)封裝的模塊電源會(huì)由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇逐步淡出模塊電源市場(chǎng)。?

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