DC/DC电源转换BGA模块的设计开发

论文摘要

目前在便携式消费类电子产品中,如笔记本电脑,媒体播放器,数码相机,个人导航装置,卫星无线接收装置,便携式医疗设备和其它锂电池供电型设备,全部采用DC/DC电源转换,获得5V/3.3V直流电压。这类手持电子设备设计的两个挑战为低功耗设计及短小轻薄的外观设计。低功耗设计一项很重要的内容就是如何提高电源转换本身的效率。电子设备外观设计短小轻薄的特点要求电子系统架构集成化,如片上系统设计SOC(system on chip)的兴起。另外器件封装小型化,模组化,如BGA(球状栅格阵列),CSP(芯片尺寸级封装),WLCSP(晶圆级封装),SIP(系统级封装)封装, MCM(多芯片模组)技术的开发,也适应了这种要求。本设计开发的DC/DC开关电源转换模组,为尝试以上两个目标,把开关电源的多个关键器件,如功率MOSFET,滤波电路, PWM控制器等,采用SMT表面贴装工艺,结合半导体封装技术,集成到单个的BGA封装块中,完成12~6V输入,5~1.2V输出,输出电流为2~20A。设计制造的BGA模块采用SMT表面贴装技术组装到测试板上,改变负载,测量模块功耗,计算电源转换效率。测试结果表明设计开发的模块的转换效率为80~90%,证明了从设计,器件选型,BGA基板设计制造,封装工艺,到表面贴装应用的整个过程是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 DC/DC 电源技术简介
• 1.1 功率模块开发的背景
• 1.2 降压型开关电源（buck）工作原理
• 1.3 功率半导体器件的选用与驱动电路设计
• 1.4 续流二极管的选择考量
• 1.5 LC 滤波电路设计
• 1.6 本章小结
• 第二章 BGA 功率模块封装工艺流程设计
• 2.1 标准的功率开关封装工艺流程
• 2.2 BGA 电源模块封装工艺设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 BGA 电源模块结构设计
• 3.1 电路设计
• 3.2 BGA 基板设计
• 3.2.1 电磁兼容设计
• 3.2.2 功率模块散热设计
• 3.3 功率模块散热性能软件模拟
• 3.4 BGA 基板制造工艺流程
• 3.5 BGA 模块封装制造
• 3.6 本章小结
• 第四章 BGA 电源模块性能测试分析
• 4.1 测试板设计
• 4.2 测试结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究与展望
• 参考文献
• 英文缩略语表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表的或录用的论文