印制电路板集成螺线管型磁芯电感的制作

为了满足未来移动设备对电路系统高性能、微型化的需求,研究了集成式电压调节器中使用的集成式磁芯电感的制作问题。将磁性粉末与环氧树脂混合制备复合磁性材料作为集成式磁芯电感的磁芯材料,通过丝网印刷工艺沉积磁芯层,采用先进印制电路板制作工艺制备出高感值密度、高品质因子的集成式螺线管型磁芯电感。该集成式螺线管型磁芯电感基于垂直实心铜柱互联形成绕组,展现出优异的性能。并经过一系列的表征证明了其制作工艺的可靠性与创新性,非常适用于板级封装的电源管理模块。最终对其电感性能进行测量,在100 MHz时其单位面积电感密度达到7.35 nH/mm²,品质因子Q达到42.7。     

磁性薄膜微电感器件的研究进展

综述了磁性薄膜微电感的研究现状,介绍了四种不同电感器件的结构设计(平面螺旋型,磁芯螺线管,曲折结构及夹心条状结构)及其优缺点和磁芯材料(坡莫合金,铁氧体,非晶,纳米晶软磁)对电感器件的影响。     

基于闭合磁路的框式薄膜电感的研究

通过磁控溅射工艺制备出三种框式薄膜电感,其中特殊磁芯电感、全磁膜电感为设计制作的具有闭合磁性回路的特殊薄膜电感,而三文治结构电感是目前流行的薄膜电感,这些电感均由下层磁芯层、下层绝缘层(聚偏二氯乙烯,厚度约为40μm)、线圈和线圈中心的磁膜、上层绝缘层和上层磁芯层组成,其差别在于磁芯结构不同。在1~3 MHz频率范围内,比较了三种电感的等效电感、寄生电容和损耗因子。结果表明:与三文治结构电感和全磁膜电感相比,特殊磁芯电感有较高的等效电感量和较小的寄生电容,但损耗较后两者高。     

一种测量反激变压器磁损的检测方法

阐述反激变换器中的变压器磁芯损耗一直是损耗分析和测量的难点。仿真软件没有考虑到Steinmetz参数会随频率增加而变化，而理论计算难以求解磁芯内部的磁感应强度分布。提出一种基于直流法磁损测试方法的改进型测试电路结构，使其能够对反激变换器在连续模式（CCM）和断续模式(DCM)下的变压器磁损进行测量。所提出的测试电路及方法具有简单、准确度高等优点。在损耗测量中，基于等效原则，得到测试电路固有损耗，从电路工作状态和器件温度两方面验证了测试电路工作状态的一致性，从而得到准确的待测磁元件的磁性损耗。测量反激变压器磁芯在CCM和DCM工作状态的损耗，与仿真结果和iWcSE模型进行了对比与分析，分析仿真和iWcSE模型与磁芯损耗实测值的误差。     

应用于射频范围的软磁薄膜研究进展

探讨了获得具有优良高频电磁性能的软磁薄膜的合适工艺条件。指出薄膜的性能主要取决于薄膜的成分、微观组织、磁致伸缩系数、残余应力状态、有无软磁底层、外加磁场溅射沉积和后续磁场热处理等因素。以Fe70Co30为基的软磁薄膜和Fe(Co)-X-N纳米晶软磁薄膜主要应用于要求高饱和磁化强度的器件如磁头中,磁性纳米颗粒膜具有高的电阻率因而趋肤深度较大,有望应用于高频微磁器件如微电感、微变压器的磁芯中。     

埋磁芯PCB高精度电感产品开发研究

随着电子产品日益系统化与集成化,将电感等无源器件埋入PCB的需求逐渐增加。文章提出了具有高可靠性和磁芯偏移量≤0.1 mm的磁芯埋入方案,解决了传统磁芯埋入易碎裂分层和偏移的问题。并通过精确计算进行绕线电感的设计,实现了电感精度达10%的环形磁芯PCB制作。此外还摸索出埋磁芯PCB电感饱和电流的检测方案,丰富了埋磁芯PCB的重要参数表征,从而为客户提供完善的产品解决方案。     

用于封装内电源的高Q值印制电路板集成磁芯功率电感器

随着便携式电子设备向着智能化和微型化方向发展,集成电压调节器可以有效节省整个电源系统空间并大幅提高系统效率,从而成为当前电源管理最有效的解决方案。具有高功率密度和低直流电阻的功率电感器是实现高效率的小型化电压调节器的关键因素。但目前大部分基于印制电路板工艺的磁性器件受限于线条尺寸,电感值与直流电阻值比值较低,从而导致变换器的转换效率偏低。因此,本文基于印制电路板制造工艺,设计并制作了一种集成磁芯功率电感器。经过测试,在100 MHz的频率下,电感值达到23.5 nH,相比于相同结构空芯电感值提升了121.7%,直流电阻值为15.6 mΩ, 36.7 MHz时达到其峰值品质因数值42.7。将该电感器应用于1.8 V至0.85 V,100 MHz的DC-DC转换器中,计算出有效的电感效率在0.1 A至1A的负载电流下,均在95%以上。     

反激变换器平面变压器研究与设计

使用传统型漆包线圈变压器的反激变换器由于原边漏感较大的影响导致RCD箝位电路耗散了大量能量,系统效率 较低,本文用PCB铜箔印制线取代漆包线,并选用低高度、小体积的平面磁芯替代传统立式变压器,提高系统集成度的同时,既提高了变换器的功率密度,又提高了产品的加工一致性,使用Saber软件对采用UC3842结合TL431+PC817的系统方案进 行仿真,优化了电路的设计参数,设计出平面变压器后打样并制作了一台样机进行测试,样品原边漏感仅占原边电感量的1.8％,同时与传统型漆包线圈变压器样机进行效率对比,实验证明在24Ｖ~ 36Ｖ的输入电压范围以及全负载范围内,平面变压器都相较传统型变压器有着更高的传输效率,效率最高可达86％,输出电压、输出功率以及输出电压纹波均满足设计要求。     

NiZn铁氧体对叠层型薄膜变压器传输特性的改善

展示了一种新型的基于硅IC工艺的叠层型螺旋薄膜变压器,通过分析铁氧体的特性和磁谱,设计了薄膜变压器结构和制造工艺。采用光刻技术制备形状相同且完全叠合的初级与次级线圈,提高线圈耦合效率。空心变压器两层线圈之间采用SiO2作为绝缘层;磁芯变压器的两层线圈之间采用射频磁控溅射NiZn铁氧体薄膜作为绝缘层。在10MHz～20GHz的频率范围内分别对空心和磁芯叠层型螺旋薄膜变压器进行了测试,测试结果表明:磁芯薄膜变压器的带宽和传输效率都大于空心薄膜变压器;铁氧体薄膜能大幅度提高薄膜变压器的传输效率;匝数比为10∶10的磁芯薄膜变压器传输效率在频率9.85GHz时达到78.0%的最大传输效率。     

一种在组装过程中的电感磁芯埋入PCB技术

电源模块高密度小型化的趋势日益明显,产品已从全砖、半砖向1/4砖、1/8砖甚至更小规格发展。目前电源模块在表面贴装器件中,电感面积占PCB的表面积较大(例如POL模块中电感就占表面积50%左右),如果将电感(含磁芯)埋入PCB的内部,将大幅度的降低PCB的表面积,为电源模块的高密小型化提供良好的解决方案。目前磁芯的安装相当一部分需要手工贴装,对加工效率的影响大,如果能将磁芯埋入的同时,又实现自动化组装,对加工成本的降低提供支撑。该技术能将磁芯埋入技术与磁芯自动贴装结合起来,既满足电源模块高密度小型化的需求,又能提升组装效率。     

螺杆泵胶液分配高度对胶滴大小一致性的影响

胶液分配高度直接影响接触式胶液分配系统胶液从针头向基板的转移过程.本文实验研究了胶液分配高度对胶滴尺寸及其一致性的影响规律.实验表明,如果其他胶液分配条件固定不变,对应不同的胶液分配高度,胶液分配所形成的胶滴尺寸及其分布不同;给定其他胶液分配条件,存在对应的胶液分配高度极限与之匹配以获得一致性优良的胶滴.     

纯相位硅基液晶器件的芯片级封装技术

本文讨论了纯相位硅基液晶器件(liquid crystal on silicon device,LCOS)的芯片级封装技术.包括具体基础工艺介绍、关键工艺分析及封装检测、质量控制方法等.其中详细介绍了工艺步骤中的玻璃基板和硅基板的光学预先检测、基板清洗、取向层处理、胶水涂覆、组装封装及灌注液晶工艺.同时在密封胶水涂覆、灌注液晶及如何控制器件厚度的原则问题上做出了重点阐述,最后定义了优质封装质量的纯相位硅基液晶器件应该具备的基本要素.     

基于PSO-LM-BP神经网络的压电陶瓷喷射阀撞针与喷嘴松紧度调节

压电陶瓷喷射阀是点胶机器人的核心执行部件,其撞针与喷嘴顶紧的松紧度对点胶频率、胶点体积、单点胶量等都会产生影响。现有技术中对撞针喷嘴顶紧的松紧度均是按操作经验手动调节,此种方法调节较费时且无法做到每次调节的松紧度都保持一致。为了解决现有技术中的不足,该文设计了一种基于电流传感器的压电陶瓷喷射阀撞针与喷嘴顶紧的松紧度调节方法。通过实时采集控制器的负载电流,利用改进的BP神经网络离线建立电流值与对应的螺套旋转角度之间的模型,经过角度值变换得出松紧度的相对值,使每次调节的松紧度都保持一致,以保证压电陶瓷的位移相同。实验结果表明,建立的模型基本能够根据相对值来保证松紧度一致,并实现了可视化调节。     

浅述全自动高速塑封机的设计和实现

采用精密微量点胶技术、自动化控制、UV干燥技术和机械结构设计等技术结合,开发一种高速高精度的片式绕线电感塑封设备。系统通过采用以胶带为载体、撞针式微胶量控制的点胶阀、机械夹持元件传送方式、UV烘干等技术和机构,实现各工序的连续切换,微量胶体控制和精确定位传送,完成全自动注胶、上料、固化、下料功能。     

形成倒装芯片焊点的铜接线柱焊凸(SBC)法

在倒装芯片应用中生长晶圆焊凸的工艺中对于间距较小(即小于150μm)、具有数个尺寸为150μm的焊凸,倒装前的焊锡涂敷好坏对产品的良率和可靠性起着重要作用。因为,如果涂敷的焊锡体积不均匀,就经不起涂敷过程中为确保涂敷在引线框上焊锡的完整和体积一致性而引入的强制视像系统检查,从而降低产出率。这就是一些组装工艺正设法减少或取消这些限制的原因。另一方面,采用直接熔化焊凸的方法来形成焊点是一种速度较快的工艺,但在保证回流处理后的离板高度方面有缺点,导致在温度和功率循环测试中的表现较差。介绍的采用铜接线柱焊凸(SolderBumponCopperStud;SBC)法解决了这些问题;对于那些需要倒装的组装工艺而言,这是可保障其制造性较佳的解决方案。介绍采用铜接线柱焊凸(SBC)工艺在附着在倒装芯片上的金属基片和焊凸之间形成焊点的新方法,利用铜接线柱焊凸技术再配合晶圆级的焊锡丝印工艺在半导体上预先形成焊凸。这是替代电镀焊凸工艺一种别具成本效益的方法。     

Analysis and design of electronic transformers for electric powerdistribution system

A transformer performs many functions such as voltage transformation, isolation and noise decoupling, and it is an indispensable component in electric power distribution systems. However, at low frequencies (60/50 Hz), it is a bulky and expensive component. In this paper, the concept of electronic transformers is further extended and explored for its suitability in power distribution systems. It should be noted that from the input/output behavior, the electronic transformer and the conventional transformer are identical. Possible topologies employing static converters connected on the primary and secondary sides are explored to realize high-frequency operation of the magnetic core. To assist the commutation process, a four-step switching has been developed which does not require the use of snubbers. Reduced size, losses, higher efficiency, and better voltage regulation are some of the advantages of this approach. A 10 kVA design example along with experiment results are discussed. It is shown that a transformer designed with a conventional grain-oriented silicon-steel core can process three times the power at 1 kHz operating frequency as compared to 60 Hz. The proposed method is scalable in voltage/current with the currently available insulated gate bipolar transistor (IGBT) devices connected in series without special snubbers     

电流互感器开路分析及常见故障处理

电流互感器是将一次大电流转换成二次小电流的一次设备,在保护、测量的应用中起到了非常重要的作用.在电流转变的过程中,电流互感器相当于电流源,因此严禁二次侧开路运行,二次侧开路将会产生非常大的开路电压,影响到人身和设备的安全,在二次侧发生开路故障时,要及时分辨和处理.     

Integration of MOSFETs with SiGe dots as stressor material

The potentials of using silicon-germanium dots as stressor material in MOSFETs are evaluated with respect to integration in today’s production processes. Work is reviewed that has lead to the fabrication of the first experimental n-channel MOSFETs on SiGe dots, referred to as DotFETs, in a low-complexity, custom-made low-temperature process where the dot is preserved during the entire device processing. The SiGe dots were grown in large regular arrays in a Stranski-Krastanow (S-K) mode and used to induce biaxial tensile strain in a silicon capping-layer. The DotFETs are processed with the main gate-segment above the strained Si layer on a single dot. To prevent intermixing of the Si/SiGe/Si structure, the processing temperature is kept below 400 °C by using excimer-laser annealing to activate the source/drain implants that are self-aligned to a metal gate. The crystallinity of the structure is preserved throughout the processing and, compared to reference devices, an average increase in drain current up to 22.5% is obtained. The experimental results are substantiated by extensive simulations and modeling of the strain levels in capped dots and the corresponding mobility enhancement achievable with DotFETs. The concept of SiGe dots overgrown with a Si layer is also considered for use as a starting structure for silicon-on-nothing (SON) technology where the dot should be removed after the formation of the gate-stack and the strain for mobility enhancement should be preserved (and possibly increased) via the other device layers.     

Design method and material technologies for passives in printed circuit Board Embedded circuits

The integration of passive components into the printed circuit board (PCB) as embedded passives integrated circuits (emPIC) results in a higher power density of power converters. To achieve a highly automated, low cost, integral manufacturing, the devices are constructed layer wise. Materials and processes necessary for the manufacturing of such circuits are described in this publication. Especially for magnetic components like inductors and transformers the design of such thin components is challenge. Because of the high aspect ratio, traditionally used models lead to a high calculation effort or use nonappropriate approximations. This contribution presents an analytic approach for the design. The model considers the magnetic flux distribution in the core and in the winding area and therefore allows a precise calculation of the inductivity as well as the losses in the device and their distribution. It is very well suited for a parametric analysis and thus for the synthesis of thin planar magnetic components. Material technologies for the construction of the capacitive layers and the magnetic cores are investigated. A ferrite polymer compound is adapted to be compatible with the PCB laminating process. Accordingly a 60-W offline converter was designed and fabricated using the new technology. Its transformer is entirely integrated in the PCB as well as 11 capacitors. Standard PCB lamination processes are used for the layerwise integration of the components. The circuit needs an area of the size of a credit card with a PCB thickness of 4 mm. Up to 82% efficiency could be demonstrated.